Långt från jorden, två svarta hål kretsar runt varandra, förökande vågor som böjer tid och rum. Existensen av sådana vågor – gravitationsvågor – förutspåddes först av Albert Einstein för över ett sekel sedan på grundval av hans teori om allmän relativitet. Och som alltid, Einstein hade rätt.

Men det tog till 2015 för Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory att upptäcka gravitationsvågor för första gången, resultat som gav LIGO-teamet Nobelpriset i fysik två år senare. Förutom chockvågen som denna upptäckt skickade över det vetenskapliga samfundet, det gav också forskare det nya fältet gravitationsvågastronomi. Men som med många upptäckter, för varje löst mysterium, nya frågor har uppstått.

Ett sådant nytt pussel:hur uppstod de där gravitationsvåginducerande svarta hålen? Skriver i journalen Fysiska granskningsbrev , Joseph Fedrow från Kyoto Universitys Yukawa Institute for Theoretical Physics – i samarbete med International Research Unit for Advanced Future Studies – har bestämt hur gravitationsvågor skulle kunna se ut om två svarta hål bildades inuti en massiv, kollapsande stjärna.

"Även om gravitationella vågor har gjort det möjligt för oss att direkt upptäcka svarta hål för första gången, vi vet fortfarande inte det exakta ursprunget till just dessa svarta hål, " förklarar Fedrow. "En idé är att dessa svarta hål bildades under dynamisk fragmentering av den inre kärnan av en döende stjärna som genomgår gravitationskollaps." enligt Fedrow, kunde ha resulterat i att två av fragmenten blev svarta hål och kretsade runt varandra i resterna av stjärnmiljön.

För att testa detta förslag, teamet använde superdatorer och verktygen för numerisk relativitet för att skapa en modell av två svarta hål i en sådan omgivning. Och efter många långa timmar av beräkning, resultatet jämfördes med LIGOs observationsdata. "Våra resultat var mätbart olika, visar att om svarta hål bildades i en hög densitet, stjärnmiljö, då förkortas tiden det tar för dem att smälta samman. Om densiteten sänks till nivåer som mer liknar vakuum, då matchar de resulterande gravitationsvågorna de från den observerade händelsen."

Förutom att kasta ljus över dynamiken i binära svarta hål, dessa resultat bekräftar att de första vågorna som upptäcktes av LIGO kom från svarta hål i ett tomt område i rymden. "I detta spännande, ny era av gravitationsvågastronomi, vi vet inte vad vi kommer att hitta, eller vart det kommer att leda oss, " avslutar Fedrow. "Men vårt arbete här kommer att hjälpa till att belysa obetrampade stigar, och skina ett ljus på de mörkaste föremålen i universum."