Gravitationsvågor kan produceras i hjärtat av galaxen, säger en ny studie som leds av Ph.D. student Joseph Fernandez vid Liverpool John Moores University. Han beskriver arbetet i en presentation den 3 april vid European Week of Astronomy and Space Science i Liverpool.

Gravitationsvågor är små krusningar i rymdtid som sprids över universum. När det sker en förändring av lufttrycket på jorden, denna förändring rör sig utåt i form av ljudvågor. Analogt, när par av kompakta föremål som svarta hål eller neutronstjärnor bildar binärer och roterar runt varandra, gravitationsfältet runt dem förändras, producerar gravitationsvågor som också rör sig utåt.

Detta fenomen förutspåddes av Albert Einstein 1915. Amplituden för dessa krusningar förutspås vara så liten att Einstein trodde att de aldrig skulle upptäckas. Men 2015, ett sekel efter att ha gjort förutsägelsen, tyngdkraftsvågor observerades direkt för första gången

Dessa härrör från ett par svarta hål med stjärnmassa (cirka 30 gånger solens massa vardera), som föll ihop, och gick så småningom samman.

Sedan dess, ytterligare fyra bekräftade observationer av gravitationens vågor har rapporterats härröra från dessa system, och med de förbättringar som LIGO och VIRGO pågår just nu, vi räknar med att se många fler inom en snar framtid.

Dessa observationer visar att fusioner av svarta hål är vanliga i universum. Dock, forskare är fortfarande inte säkra på hur den här typen av binära system bildas. Detta beror på att de måste befinna sig på mycket nära eller mycket excentriska banor för att kollapsa på ett sådant sätt att gravitationens vågor kan observeras.

Fernandez och kollegor, inklusive en annan doktorsexamen student Brown, har visat att banarnas banor kan ändras av det svarta hålet som ligger i mitten av de flesta galaxer, inklusive vår egen.

Ett massivt svart hål resulterar i mycket intensiva gravitationsfält och extrem fysik. Om en kompakt binär skulle ha ett nära möte med en, då skulle det i de flesta fall störas och dess komponent svarta hål eller stjärnor skulle separeras.

Dock, så är inte alltid fallet.

Binära filer kan komma fram ur tidvattenmötet oavbrutet under vissa förhållanden, med sina banor som drabbats av allvarliga förändringar. Genom att använda Monte Carlo -simuleringar, Fernandez har visat att överlevande binära system med svart hål kan bli snäva och excentriska, minska fusionstiden med över en faktor 100 i 10 procent av fallen.

Detta kan vara tillräckligt för att tvinga binärer som inte skulle gå samman inom universums livstid att göra det tidigare, som leder till observerbara gravitationsvågor.

Denna process kan också vända det binära systemets orbitalplan, gör att de svarta hålen kretsar i motsatt riktning mot deras ursprungliga förhållanden. Detta kan leda till negativa effektiva centrifugeringsvärden, som kan användas för att skilja denna mekanism från andra.