Oamenii de știință care studiază undele gravitaționale cred că au descoperit cum se formează cele mai mari găuri negre din univers, și surpriză: nu este vorba de colapsul dramatic al unei stele muribunde. În schimb, aceste greutăți cosmice par a fi infractori recidiviști, crescând prin coliziuni multiple în interiorul roiurilor stelare care sunt mai înghesuite decât un metrou din Tokyo la ora de vârf.

Condus de Universitatea Cardiff, cercetarea a analizat versiunea 4.0 a Catalogului Tranzitoriu de Unde Gravitaționale LIGO-Virgo-KAGRA (GWTC4), care înregistrează 153 de fuziuni sigure de găuri negre. Echipa, care publică în Nature Astronomy, s-a concentrat pe întrebarea dacă cele mai mari găuri negre sunt obiecte „de a doua generație” – formate atunci când găurile negre provenite din stele moarte se ciocnesc, apoi fuzionează din nou în medii stelare dense, unde stelele sunt înghesuite de până la un milion de ori mai aproape decât în vecinătatea noastră solară.

„Astronomia undelor gravitaționale face acum mai mult decât să numere fuziunile de găuri negre”, a spus autorul principal, Dr. Fabio Antonini de la Universitatea Cardiff. „Începe să dezvăluie cum cresc găurile negre, unde cresc și ce ne spune asta despre viețile și morțile stelelor masive.” Analiza a identificat două populații distincte de găuri negre, cele mai grele prezentând un comportament de spin peculiar – rotații rapide în direcții aleatorii, exact ceea ce te-ai aștepta de la fuziuni repetate în roiuri dense.

„Ceea ce ne-a surprins cel mai mult a fost cât de clar se evidențiază găurile negre de masă mare ca o populație separată”, a adăugat coautoarea Dr. Isobel Romero-Shaw. „Spre deosebire de sistemele de masă mai mică... sistemele de masă mai mare sunt consistente cu rotații mai rapide, orientate în direcții aparent aleatorii. Aceasta este exact semnătura pe care te-ai aștepta să o vezi dacă găurile negre fuzionează în mod repetat în roiuri stelare dense.”

Studiul întărește, de asemenea, dovezile pentru un misterios „decalaj de masă” în jurul a 45 de mase solare, unde stelele de o anumită dimensiune ar trebui să explodeze atât de violent încât să nu lase în urmă nicio gaură neagră. „Cele mai mari găuri negre din eșantionul actual par să ne spună despre dinamica roiurilor, nu doar despre evoluția stelară”, a notat Antonini. „Peste aproximativ 45 de mase solare, distribuția spinului se schimbă... explicat natural dacă aceste găuri negre au trecut deja prin fuziuni anterioare în roiuri dense.”

Privind înainte, cercetătorii sugerează că aceste date ar putea ajuta la investigarea fizicii nucleare din interiorul stelelor masive, deoarece decalajul de masă din instabilitatea perechii depinde de reacțiile din nucleele stelare. „În viitor, datele undelor gravitaționale ar putea ajuta oamenii de știință să studieze fizica nucleară”, a spus coautoarea Dr. Fani Dosopoulou. Pentru că nimic nu spune „fizică nucleară” mai bine decât o gaură neagră care a trecut prin multiple ciocniri cosmice.