Når det gjelder universets mange mysterier, er en spesiell kategori forbeholdt sorte hull. Siden de er usynlige for det blotte øye, forblir de synlige uoppdaget, og forskere blir tvunget til å stole på å "se" effektene deres intense tyngdekraft har på stjerner og gassskyer i nærheten for å studere dem.
Det kan være i ferd med å endre seg, takket være et team fra Cardiff University. Her har forskere oppnådd et gjennombrudd som kan hjelpe forskere å oppdage hundrevis av sorte hull i hele universet.
Anført av Dr. Mark Hannam fra School of Physics and Astronomy, har forskerne bygget en teoretisk modell som tar sikte på å forutsi alle potensielle gravitasjonsbølgesignaler som kan bli funnet av forskere som arbeider med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detektorer .
Disse detektorene, som fungerer som mikrofoner, er designet for å søke etter rester av svartkollisjoner. Når de er slått på, håper Cardiff-teamet at forskningen deres vil fungere som en slags "spotters guide" og hjelpe forskere med å plukke opp de svake krusningene fra kollisjoner - kjent som gravitasjonsbølger - som fant sted for millioner av år siden.
Cardiff-teamet består av postdoktorer, doktorgradsstudenter og samarbeidspartnere fra universiteter i Europa og USA, og vil samarbeide med forskere over hele verden når de prøver å avdekke universets opprinnelse.
"Den raske spinningen av sorte hull vil føre til at banene vingler, akkurat som de siste vinglene til en spinnende topp før den faller over," sa Hannam. “Disse wobblene kan få de sorte hullene til å spore ville stier rundt hverandre, noe som fører til ekstremt kompliserte gravitasjonsbølgesignaler. Modellen vår har som mål å forutsi denne oppførselen og hjelpe forskere med å finne signalene i detektordataene. "
Allerede har den nye modellen blitt programmert i datakodene som LIGO-forskere over hele verden forbereder seg på å bruke for å søke etter sortehullssammenslåinger når detektorene slås på.
Dr Hannam la til: “Noen ganger ser banene i disse snurrende sorte hullene helt sammenfiltrede, som en kule av snor. Men hvis du forestiller deg å surres rundt med de svarte hullene, ser det hele mye tydeligere ut, og vi kan skrive ned ligninger for å beskrive hva som skjer. Det er som å se på et barn på en hurtighastighets snurrende fornøyelsespark ri, tilsynelatende viftende med hendene. Fra sidelinjene er det umulig å fortelle hva de gjør. Men hvis du sitter ved siden av dem, kan de sitte perfekt stille, bare gi deg tommelen opp. ”
Men selvfølgelig er det fortsatt å gjøre: "Så langt har vi bare tatt med disse presessjonseffektene mens de sorte hullene spiral mot hverandre," sa Dr. Hannam. "Vi må fortsatt jobbe nøyaktig hva spinnene gjør når de svarte hullene kolliderer."
For det må de utføre store datasimuleringer for å løse Einsteins ligninger for øyeblikkene før og etter kollisjonen. De må også produsere mange simuleringer for å fange nok kombinasjoner av svart hullmasser og spinnretninger for å forstå den generelle oppførselen til disse kompliserte systemene.
I tillegg er tiden noe begrenset for Cardiff-teamet. Når detektorene er slått på, vil det bare være et spørsmål om tid før de første gravitasjonsbølgedeteksjonene blir gjort. Beregningene som Dr. Hannam og hans kolleger produserer, må være klare i tide hvis de håper å få mest mulig ut av dem.
Men Dr. Hannam er optimistisk. "I årevis var vi stumpet over hvordan vi skulle løsne svarthullsbevegelsen," sa han. "Nå som vi har løst det, vet vi hva vi skal gjøre videre."
