गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों को लगता है कि उन्होंने पता लगा लिया है कि ब्रह्मांड अपने सबसे बड़े ब्लैक होल कैसे बनाता है, और स्पॉइलर: यह किसी मरते तारे का सामान्य नाटकीय पतन नहीं है। इसके बजाय, ये ब्रह्मांडीय हैवीवेट बार-बार अपराधी प्रतीत होते हैं, जो तारा समूहों के अंदर कई टकरावों के माध्यम से बढ़ते हैं, जो टोक्यो मेट्रो की भीड़-भाड़ से भी अधिक तंग होते हैं।

कार्डिफ़ विश्वविद्यालय के नेतृत्व में, शोध ने LIGO-Virgo-KAGRA गुरुत्वाकर्षण-तरंग क्षणिक सूची (GWTC4) के संस्करण 4.0 में गहराई से खोदा, जो 153 विश्वसनीय ब्लैक होल विलय को दर्ज करता है। टीम, जो नेचर एस्ट्रोनॉमी में प्रकाशित हुई, ने इस बात पर ध्यान केंद्रित किया कि क्या सबसे बड़े ब्लैक होल "दूसरी पीढ़ी" की वस्तुएं थीं - जो तब बनती हैं जब मृत तारों से बने ब्लैक होल आपस में टकराते हैं, फिर घने तारकीय वातावरण में फिर से विलीन हो जाते हैं जहां तारे हमारे सौर पड़ोस की तुलना में दस लाख गुना अधिक करीब होते हैं।

"गुरुत्वाकर्षण-तरंग खगोल विज्ञान अब केवल ब्लैक होल विलय की गिनती से अधिक कर रहा है," कार्डिफ़ विश्वविद्यालय के प्रमुख लेखक डॉ. फैबियो एंटोनिनी ने कहा। "यह यह बताना शुरू कर रहा है कि ब्लैक होल कैसे बढ़ते हैं, वे कहाँ बढ़ते हैं, और यह हमें विशाल तारों के जीवन और मृत्यु के बारे में क्या बताता है।" विश्लेषण ने दो अलग-अलग ब्लैक होल आबादी की पहचान की, जिनमें भारी वाले एक अजीब स्पिन व्यवहार दिखाते हैं - यादृच्छिक दिशाओं में तेज़ स्पिन, बिल्कुल वैसा ही जैसा आप घने समूहों में बार-बार विलय से उम्मीद करेंगे।

"हमें सबसे अधिक आश्चर्य इस बात से हुआ कि उच्च-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल एक अलग आबादी के रूप में कितने स्पष्ट रूप से सामने आते हैं," सह-लेखक डॉ. इसोबेल रोमेरो-शॉ ने कहा। "निम्न-द्रव्यमान प्रणालियों के विपरीत... उच्च-द्रव्यमान प्रणालियाँ तेज़ स्पिन वाली होती हैं, जो यादृच्छिक दिशाओं में उन्मुख होती हैं। यह वही सटीक हस्ताक्षर है जिसकी आप उम्मीद करेंगे यदि ब्लैक होल घने तारा समूहों में बार-बार विलय कर रहे हों।"

अध्ययन लगभग 45 सौर द्रव्यमानों के आसपास एक रहस्यमय "द्रव्यमान अंतराल" के सबूत को भी मजबूत करता है, जहां एक निश्चित आकार के तारों को इतनी हिंसक रूप से विस्फोट करना चाहिए कि वे कोई ब्लैक होल नहीं छोड़ते। "वर्तमान नमूने में सबसे बड़े ब्लैक होल हमें तारकीय विकास के बारे में नहीं, बल्कि समूह गतिकी के बारे में बता रहे हैं," एंटोनिनी ने कहा। "लगभग 45 सौर द्रव्यमानों के ऊपर स्पिन वितरण बदल जाता है... स्वाभाविक रूप से समझाया जाता है यदि ये ब्लैक होल पहले से ही घने समूहों में पहले के विलय से गुज़र चुके हैं।"

आगे देखते हुए, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह डेटा विशाल तारों के अंदर परमाणु भौतिकी की जांच करने में मदद कर सकता है, क्योंकि जोड़ी-अस्थिरता द्रव्यमान अंतराल तारकीय कोर में प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करता है। "भविष्य में, गुरुत्वाकर्षण-तरंग डेटा वैज्ञानिकों को परमाणु भौतिकी का अध्ययन करने में मदद कर सकता है," सह-लेखक डॉ. फानी डोसोपोलू ने कहा। क्योंकि "परमाणु भौतिकी" कहने का मतलब कुछ और नहीं, बल्कि एक ब्लैक होल है जो कई ब्रह्मांडीय टक्करों से गुज़रा है।