Simulering af kaotiske interaktioner mellem tre sorte huller

Den hollandske studerende Arend Moerman (Leiden University, Holland) har forsvaret sin afhandlingsforskning om simulering af kaotiske interaktioner mellem tre sorte huller. Simuleringerne, som han udførte sammen med forskere fra Leiden og Oxford, vise, at lettere sorte huller har en tendens til at slynge hinanden ud i rummet, mens tungere har en tendens til at smelte sammen. Forskningen vil blive publiceret i det førende tidsskrift Fysisk gennemgang D .

Leiden masterstuderende i astronomi Arend Moerman brugte et år på at undersøge de dynamiske vekselvirkninger og kollisioner mellem tre imaginære sorte huller. Interaktionerne mellem tre kroppe såsom stjerner eller planeter eller sorte huller kan ikke forudsiges med en elegant formel. Moerman brugte derfor en computer, der i en kort periode beregner, hvad der sker, og derefter bruger resultatet til næste tidsrum.

Udvidet med relativitetsteori

Computerkoden er en udvidet version af koden brugt af førsteforfatter Tjarda Boekholt (University of Oxford, Storbritannien) og medforfatter Simon Portegies Zwart (Leiden Observatory, Leiden University) i 2020 og 2018. Den nye, udvidet kode tager Einsteins relativitetsteori i betragtning. Dette er vigtigt, fordi relativitetsteorien spiller en stor rolle, især i tilfælde af tunge genstande som sorte huller.

Forskerne varierede masserne af de tre interagerende sorte huller. De startede med en solmasse og gik op til en milliard gange solens masse.

Vendepunkt

Omkring ti millioner solmasser, der så ud til at være et vendepunkt. I simuleringerne sorte huller, der er lettere end omkring ti millioner solmasser, udstøder for det meste hinanden gennem en gravitationsslynge. Sorte huller, der er tungere end omkring ti millioner solmasser, begynder at smelte sammen. Først, to sorte huller smelter sammen. Det tredje sorte hul følger senere. De sorte huller smelter sammen, fordi de mister kinetisk energi, og det er fordi de udsender gravitationsbølger.

"Arends arbejde", siger Simon Portegies Zwart, "har ført til en ny forståelse af, hvordan sorte huller bliver supermassive. I simuleringerne, vi ser, at tunge sorte huller ikke længere uendeligt bevæger sig rundt om hinanden, men det, hvis de er tunge nok, de kolliderer stort set øjeblikkeligt."

Moerman fik den højest mulige karakter for sin kandidatafhandling. I mellemtiden han har startet et andet afgangsforskningsprojekt om DESHIMA, et hollandsk-japansk spektroskop på chip.