Denna datasimulerade bild visar ett supermassivt svart hål i kärnan av en galax. Det svarta området i mitten representerar det svarta hålets händelsehorisont, där inget ljus kan undkomma det massiva föremålets gravitationsgrepp. Det svarta hålets kraftfulla tyngdkraft förvränger rymden runt det som en funhouse -spegel. Ljus från bakgrundsstjärnor sträcks och smetas när stjärnorna skummar vid det svarta hålet. Upphovsman:NASA, ESA, och D. Coe, J. Anderson, och R. van der Marel (STScI)
Forskare från University of Waterloo har utvecklat en metod som kommer att upptäcka ungefär 10 svarta hål per år, fördubbla antalet som för närvarande är känt inom två år, och det kommer sannolikt att låsa upp historien om svarta hål om lite mer än ett decennium.
Avery Broderick, professor vid Institutionen för fysik och astronomi vid University of Waterloo, och Mansour Karami, en doktorand också från naturvetenskapliga fakulteten, arbetade med kollegor i USA och Iran för att komma fram till den metod som har konsekvenser för det framväxande området för gravitationsvågastronomi och hur vi söker efter svarta hål och andra mörka föremål i rymden. Den publicerades i veckan i The Astrophysical Journal .
"Inom de närmaste 10 åren, det kommer att finnas tillräckligt med ackumulerad data om tillräckligt med svarta hål för att forskare statistiskt kan analysera sina egenskaper som en befolkning, "sa Broderick, också en associerad fakultetsmedlem vid Perimeter Institute for Theoretical Physics. "Denna information gör det möjligt för oss att studera svarta hål i stjärnmassa i olika skeden som ofta sträcker sig miljarder år."
Svarta hål absorberar allt ljus och materia och avger noll strålning, gör dem omöjliga att avbilda, än mindre upptäcka mot rymdens svarta bakgrund. Även om mycket lite är känt om de inre funktionerna av svarta hål, vi vet att de spelar en integrerad roll i stjärnornas livscykel och reglerar tillväxten av galaxer. Det första direkta beviset på deras existens tillkännagavs tidigare i år av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) när det upptäckte gravitationella vågor från kollisionen mellan två svarta hål som gick samman till ett.
"Vi vet ännu inte hur sällsynta dessa händelser är och hur många svarta hål som generellt fördelas över galaxen, "sa Broderick." För första gången kommer vi att placera all den fantastiska dynamiska fysik som LIGO ser i ett större astronomiskt sammanhang. "
Broderick och hans kollegor föreslår en djärvare metod för att upptäcka och studera svarta hål, inte som enskilda enheter, men i stort antal som ett system genom att kombinera två standard astrofysiska verktyg som används idag:mikrolinsering och radiovåginterferometri.
Gravitationsmikrolinsering uppstår när ett mörkt föremål som ett svart hål passerar mellan oss och en annan ljuskälla, som en stjärna. Stjärnans ljus böjer sig runt objektets tyngdfält för att nå jorden, att få bakgrundsstjärnan att se mycket ljusare ut, inte mörkare som vid en förmörkelse. Även de största teleskop som observerar mikrolensering i synligt ljus har en begränsad upplösning, berättar mycket lite för astronomer om objektet som gick förbi. Istället för att använda synligt ljus, Broderick och hans team föreslår att man använder radiovågor för att ta flera ögonblicksbilder av mikrolinseringshändelsen i realtid.
"När du tittar på samma händelse med ett radioteleskop - interferometri - kan du faktiskt lösa mer än en bild. Det är det som ger oss kraften att extrahera alla typer av parametrar, som objektets massa, avstånd och hastighet, "sa Karami, doktorand i astrofysik vid Waterloo.
Genom att ta en rad radiobilder över tid och göra dem till en film av händelsen kan de extrahera ytterligare en nivå av information om själva svarta hålet.
