Zwarte gaten: doorbraak in onderzoek naar zwaartekrachtgolven!

Zwarte gaten: doorbraak in onderzoek naar zwaartekrachtgolven!

Op 14 mei 2025 zullen wetenschappers van de Humboldt Universiteit van Berlijn aanzienlijke vooruitgang melden in het onderzoek naar zwarte gaten en zwaartekrachtgolven. Dit bijzonder dichte gebied van ruimte-tijd, waarin zelfs licht niet kan ontsnappen, is de focus van astrofysisch onderzoek. Zwarte gaten buigen niet alleen de ruimte, ze genereren ook zwaartekrachtgolven wanneer ze een ander zwart gat naderen, die tien jaar geleden voor het eerst werden gedetecteerd door LIGO-detectoren. Het team onder leiding van prof. dr. Jan Plefka heeft nauwkeurige berekeningen uitgevoerd over de verstrooiing van zwarte gaten en neutronensterren, die zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Natuur werden gepubliceerd.

Het onderzoek komt op een cruciaal moment nu de volgende generatie zwaartekrachtgolfdetectoren, waaronder de Einstein Telescope en LISA, in ontwikkeling zijn. De afgelopen jaren zijn de gevoeligheidsniveaus van deze technologieën enorm toegenomen, waardoor uiterst nauwkeurige modellen nodig zijn. Vooral signalen van zwarte gaten die in excentrische banen bewegen, staan ​​centraal. De nieuwe bevindingen zouden de zwaartekrachtsgolfastronomie fundamenteel kunnen beïnvloeden en mogelijkheden kunnen openen voor verdere ontdekkingen in de astrofysica.

Wiskundige uitdagingen en oplossingen

Een centraal onderdeel van het onderzoek is de wiskundige beschrijving van de interacties tussen zwarte gaten en neutronensterren. Dit vereist het hoogste niveau van precisie, dat het onderzoeksteam heeft bereikt door middel van innovatieve computerondersteunde methoden en internationale samenwerking. Waarneembare grootheden zoals verstrooiingshoeken en uitgestraalde energie werden berekend met behulp van complexe modellen die ook rekening houden met Calabi-Yau-ruimten, zesdimensionale geometrische structuren. De relevantie van deze structuren voor astrofysische verschijnselen werd op indrukwekkende wijze aangetoond in het onderzoek.

Het project vereiste meer dan 300.000 kernuren aan high-performance computing bij het Zuse Instituut in Berlijn. Deze uitgebreide rekenkracht is cruciaal voor het ontrafelen van de fijne details van interacties tussen extreme astrofysische objecten. Het team breidde zich uit met vooraanstaande specialisten op het gebied van Calabi-Yau-spruitstukken, wat het multidisciplinaire karakter van het onderzoek benadrukte.

De rol van zwaartekrachtgolven in de astrofysica

Zwaartekrachtgolven zijn een revolutionair instrument in de astrofysica sinds ze tien jaar geleden voor het eerst werden gedetecteerd. Ze stellen wetenschappers in staat het universum te observeren op manieren die verder gaan dan traditionele astronomische methoden. De golvende vervormingen van ruimte en tijd bieden nieuwe inzichten in de dynamiek van zwarte gaten en hun ontmoetingen. Dit maakt het des te belangrijker om deze ontmoetingen nauwkeurig te begrijpen, zodat we de natuurkundige wetten achter deze verschijnselen volledig kunnen begrijpen. Het team van de Humboldt Universiteit in Berlijn heeft met zijn nieuwe berekeningen een belangrijke bijdrage geleverd aan dit begrip en zou zo toekomstig onderzoek in de zwaartekrachtgolffysica vorm kunnen geven.