Svarta hål, detekteras av deras gravitationsvågsignal när de kolliderar med andra svarta hål, kan vara produkten av mycket tidigare föräldrakollisioner. En sådan händelse har bara antytts hittills, men forskare vid University of Birmingham i Storbritannien, och Northwestern University i USA, tror att vi närmar oss att spåra upp det första av dessa så kallade "hierarkiska" svarta hål.

I en recensionsartikel, publiceras i Natur astronomi , Dr Davide Gerosa, vid University of Birmingham, och Dr Maya Fishbach från Northwestern University, tyder på att de senaste teoretiska fynden tillsammans med astrofysisk modellering och registrerade gravitationsvågdata kommer att göra det möjligt för forskare att korrekt tolka gravitationsvågsignaler från dessa händelser.

Sedan den första gravitationsvågen upptäcktes av LIGO- och Virgo-detektorerna i september 2015, forskare har producerat allt mer nyanserade och sofistikerade tolkningar av dessa signaler.

Det finns nu en brinnande aktivitet för att bevisa förekomsten av så kallade "hierarkiska sammanslagningar" även om upptäckten av GW190521 2019 – den mest massiva sammanslagningen av svarta hål som hittills har upptäckts – anses vara den mest lovande kandidaten hittills.

"Vi tror att de flesta av de gravitationsvågor som hittills upptäckts är resultatet av att första generationens svarta hål kolliderar, " säger Dr Gerosa. "Men vi tror att det finns en god chans att andra kommer att innehålla resterna av tidigare sammanslagningar. Dessa händelser kommer att ha distinkta gravitationsvågsignaturer som tyder på högre massor, och en ovanlig snurr orsakad av föräldrakollisionen."

Att förstå egenskaperna hos den miljö där sådana föremål kan produceras kommer också att hjälpa till att begränsa sökningen. Detta måste vara en miljö med ett stort antal svarta hål, och en som är tillräckligt tät för att behålla de svarta hålen efter att de har smält samman, så att de kan fortsätta och slås samman igen.

Dessa kan vara, till exempel, kärnkraftsstjärnhopar, eller ansamlingsskivor – som innehåller ett flöde av gas, plasma och andra partiklar – som omger de kompakta områdena i galaxernas centrum.

"LIGO och Jungfrusamarbetet har redan upptäckt mer än 50 gravitationsvåghändelser, " säger Dr Fishbach. "Detta kommer att expandera till tusentals under de närmaste åren, ger oss så många fler möjligheter att upptäcka och bekräfta ovanliga föremål som hierarkiska svarta hål i universum."