Zwarte gaten zijn raar.
Ze zouden niet op deze manier moeten bestaan. Niet gebaseerd op wat we wisten.
Al tien jaar lang betrappen de observatoria LIGO, Virgo en KAGRA hen op heterdaad. Botsend. Spinnen. Onze modellen doorbreken. We hebben reuzen gezien die te groot waren voor comfort, paren die niet zouden moeten passen, spins die nergens op slaan. Het was chaotisch. Mooie chaos. Maar chaos is nog geen wetenschap. De wetenschap heeft een volkstelling nodig.
Nu komt het.
Een nieuwe dataset. Bijna 400 detecties. Genoeg om te stoppen met gissen naar de eigenaardigheden en te beginnen met het tellen van de bevolking. Het beeld dat ontstaat is niet netjes. Het lijkt erop dat het universum zich niets aantrekt van jouw favoriete vormingsmodel. Het gebruikt ze allemaal.
‘Sommige kunnen ontstaan als één gigantische wolk daarvan in twee sterren uiteenvalt en vervolgens in twee gaten. Anderen dwalen in elkaar over in dichtbevolkte sterrenhopen. En sommige? Zij zijn de kinderen van eerdere fusies’, zegt Sharan Banagiri, astrofysicus aan de Monash University in Australië. Hij werkt samen met het ARC Center of Excellence voor Gravitation Wave Discovery. Of OzGrav.
Hij heeft geen ongelijk. De gegevens ondersteunen een rommelige realiteit.
De volkstelling
Zwarte gaten zijn moeilijk te zien. Echt moeilijk.
Ze vangen licht op. Licht is onze belangrijkste lens voor het universum. Zonder dit zijn zwarte gaten blinde vlekken. Tot 2015.
Toen kwamen de rimpelingen. Zwaartekrachtgolven. Rimpelingen in de ruimte-tijd, zoals stenen huiden op een vijver. De eerste detectie veranderde alles.
Sindsdien? We zijn van één per zes weken naar vier per week gegaan. Dat is geen verhoging. Dat is een explosie.
“We kijken niet alleen naar afwijkingen”, zegt Eric Thrane, ook bij Monash en OzGrav. “Het is een caleidoscoop. Massiever. Sneller ronddraaiend. Vreemder dan we hadden gedroomd.”
Waarom het ertoe doet
Kwantiteit verandert kwaliteit.
Vroeger was een niet-overeenkomend zwart gatpaar een puzzelstukje op zichzelf. Nu? Het zijn gegevens. Een statistiek. We kunnen signaal van ruis scheiden. We kunnen in kaart brengen waar ze vandaan komen. We kunnen ze zelfs gebruiken om de uitdijing van het universum te meten, al is dat weer een blik vol wormen voor de kosmologie.
“De nieuwe resultaten van vandaag zijn als het vinden van voorheen onontdekte eeuwenoude schatten. Het onthullen van de structuur van een hele verloren wereld, niet alleen van individuen”, zegt Daniel Williams (Universiteit van Glasgow).
Hij bedoelt het letterlijk. Archeologie, maar dan voor de zwaartekracht.
Twee groepen, één mysterie
De massa’s verspreiden zich niet gelijkmatig. Ze klonteren.
Uit de gegevens komen twee belangrijke pieken naar voren: een massa van ongeveer 10 zonnen. En dan, 35 zonnen’.
De kleintjes zijn saai. Voorspelbaar. Dubbelsterren die samen geboren worden en samen sterven. De zware zijn problemen. De standaardstertheorie verklaart een zwart gat met 30 zonnen niet goed. Sterren mogen niet zoveel achterlaten. Of dat dachten we toch.
Hier is de twist: de grote worden waarschijnlijk gerecycled.
“Hiërarchische fusies.” Dat is de mooie term. Kleine zwarte gaten smelten samen. Ze maken een grotere, zwaardere. Dat nieuwe beest vindt een andere partner. Opnieuw in botsing. Het wordt vet. Het draait snel.
Spins zijn leugenaars (of vertellers)
Kijk naar de draai.
Snel draaien is een vingerafdruk.
Als een zwart gat sneller draait dan de natuurkunde verwacht, heeft het waarschijnlijk een geschiedenis gehad. Het is tijdens een botsing gesmeed. Het duurt 25 dagen voordat de zon omdraait. Stel je een zwart gat voor met vergelijkbare spin-eigenschappen. Het draait duizenden keren per seconde.
“Het meest fascinerende”, zegt Banagiri, “is hoe snel ze ronddraaien.”
Snelle spins. Niet-overeenkomende massa’s. Het wijst allemaal op hetzelfde. Veel van deze zwarte gaten zijn geen baby’s van de eerste generatie. Het zijn restjes. Overlevenden van de tweede generatie van oudere botsingen.
De details
Enkele hoogtepunten uit de 390 detecties vallen op.
GW 2501114 was het duidelijkste signaal tot nu toe. Duidelijk genoeg om de theoretische natuurkunde aan een stresstest te onderwerpen.
GW 24060dg lokaliseerde zijn hemelpositie beter dan ooit tevoren.
Maar laat je niet afleiden door de uitschieters.
Het punt is de hele set. We kijken naar de evolutie. Realtime astrofysica. We zien zwarte gaten geboren, samengevoegd en herboren in dichte clusters in het hele universum.
Wat komt er daarna?
De detectoren worden beter. Het tarief gaat omhoog. De caleidoscoop draait. Misschien komen we erachter dat ze nog sneller draaien. Misschien vinden we gaten die zwaarder zijn dan we ooit hadden kunnen vermoeden. Of misschien vinden we iets dat de clusterregels volledig overtreedt.
Niemand weet het nog.
Dat is het punt. De deur staat open. En erachter?
