Når det kommer til universets mange mysterier, er en speciel kategori forbeholdt sorte huller. Da de er usynlige for det blotte øje, forbliver de synligt uopdagede, og forskere er tvunget til at stole på at ”se” de virkninger, deres intense tyngdekraft har på nærliggende stjerner og gasskyer for at studere dem.
Det kan være ved at ændre sig, takket være et team fra Cardiff University. Her har forskere opnået et gennembrud, der kan hjælpe forskere med at opdage hundreder af sorte huller i hele universet.
Under ledelse af Dr. Mark Hannam fra School of Physics and Astronomy har forskerne bygget en teoretisk model, der sigter mod at forudsige alle potentielle gravitationsbølgesignaler, som måske findes af forskere, der arbejder med laserinterferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detektorer .
Disse detektorer, der fungerer som mikrofoner, er designet til at søge efter rester af sorte hulkollisioner. Når de er tændt, håber Cardiff-teamet, at deres forskning vil fungere som en slags ”spotters guide” og hjælpe forskere med at opsøge de svage krusninger af kollisioner - kendt som tyngdepunktbølger - der fandt sted for millioner af år siden.
Består af postdoktorer, ph.d.-studerende og samarbejdspartnere fra universiteter i Europa og USA, Cardiff-teamet vil arbejde med forskere over hele verden, når de forsøger at afsløre universets oprindelse.
”Den hurtige spinding af sorte huller vil få banerne til at vingle, ligesom de sidste wobbles af en spindetop, inden den falder ned,” sagde Hannam. ”Disse wobbles kan få de sorte huller til at spore vilde stier rundt om hinanden, hvilket fører til ekstremt komplicerede gravitationsbølgesignaler. Vores model har til formål at forudsige denne opførsel og hjælpe forskere med at finde signalerne i detektordataene. ”
Den nye model er allerede programmeret til de computerkoder, som LIGO-forskere over hele verden forbereder sig på at bruge til at søge efter fusioner med sort hul, når detektorerne tændes.
Dr Hannam tilføjede: ”Nogle gange ser banerne i disse spinde sorte huller helt sammenfiltrede, som en kugle af snor. Men hvis du forestiller dig at hvirvle rundt med de sorte huller, ser det hele meget klarere ud, og vi kan skrive ligninger for at beskrive, hvad der sker. Det er som at se et barn på en højhastighedsspændende forlystelsespark ride, tilsyneladende viftende med hænderne rundt. Fra sidelinierne er det umuligt at fortælle, hvad de laver. Men hvis du sidder ved siden af dem, sidder de måske perfekt og bare giver dig tommelfingrene op. ”
Men selvfølgelig er der stadig arbejde at gøre: ”Indtil videre har vi kun inkluderet disse præcessionseffekter, mens de sorte huller spiraler mod hinanden,” sagde Dr. Hannam. ”Vi er stadig nødt til at arbejde præcist, hvad spins gør, når de sorte huller kolliderer.”
Til det er de nødt til at udføre store computersimuleringer for at løse Einsteins ligninger for øjeblikket før og efter kollisionen. De bliver også nødt til at producere mange simuleringer til at fange tilstrækkelige kombinationer af sorte hulmasser og spin-retninger til at forstå den generelle opførsel af disse komplicerede systemer.
Derudover er tiden noget begrænset for Cardiff-teamet. Når detektorerne er tændt, vil det kun være et spørgsmål om tid, før de første gravitationsbølgedetektioner foretages. De beregninger, som Dr. Hannam og hans kolleger producerer, skal være klar til tiden, hvis de håber at få mest muligt ud af dem.
Men Dr. Hannam er optimistisk. ”I årevis blev vi stubbet over, hvordan vi kunne løsne sorte hulbevægelser,” sagde han. ”Nu hvor vi har løst det, ved vi, hvad vi skal gøre næste.”
