Het is tijd om alle ontbrekende zwarte gaten te vinden.
Dat is het argument van een paar Japanse astrofysici, die een paper schreven waarin ze een nieuwe zoekopdracht voorstelden naar miljoenen "geïsoleerde zwarte gaten" (IBH's) die waarschijnlijk ons sterrenstelsel bevolken. Deze zwarte gaten, verloren in de duisternis, nippen materie uit het interstellaire medium - het stof en andere dingen die tussen sterren zweven. Maar dat proces is inefficiënt en een groot deel van de materie wordt met hoge snelheden de ruimte in gedreven. Omdat die uitstroom interageert met de omgeving, schreven de onderzoekers, zou het radiogolven moeten produceren die menselijke radiotelescopen kunnen detecteren. En als astronomen die golven kunnen onderscheiden van al het geluid dat zich in de rest van de melkweg bevindt, kunnen ze mogelijk deze ongeziene zwarte gaten zien.
"Een naïeve manier om IBH's te observeren is door middel van hun röntgenstraling", schreven de onderzoekers in hun paper, dat nog niet formeel door vakgenoten is beoordeeld en dat ze op 1 juli beschikbaar hebben gesteld als een voordruk op arXiv.
Waarom is dat? Terwijl zwarte gaten de materie uit de ruimte opzuigen, versnelt die materie aan de randen en vormt een zogenaamde accretieschijf. De materie in die schijf wrijft tegen zichzelf terwijl het naar de horizon van de gebeurtenis draait - het zwarte punt waar geen terugkeer mogelijk is - waarbij röntgenstralen worden uitgespuugd. Maar geïsoleerde zwarte gaten, die klein zijn in vergelijking met superzware zwarte gaten, zenden op deze manier niet veel röntgenstralen uit. Er zijn simpelweg niet genoeg materie of energie in hun aanwasschijven om grote röntgenfoto's te maken. En eerdere zoekopdrachten naar IBH's met röntgenstralen hebben geen sluitende resultaten opgeleverd.
"Deze uitstroom kan de IBH's mogelijk detecteerbaar maken in andere golflengten", schreven de onderzoekers, Daichi Tsuna van de Universiteit van Tokyo en Norita Kawanaka van de Universiteit van Kyoto, in hun paper. "De uitstromen kunnen interageren met de omringende materie en sterke botsingsloze schokken veroorzaken aan de interface. Deze schokken kunnen magnetische velden versterken en elektronen versnellen, en deze elektronen zenden synchrotronstraling uit in de radiogolflengte."
Met andere woorden, de uitstroom die door het interstellaire medium glijdt, zou elektronen moeten laten bewegen met snelheden die radiogolven produceren.
"Interessant artikel", zegt Simon Portegies Zwart, astrofysicus aan de Universiteit Leiden in Nederland, die niet betrokken was bij het onderzoek van Tsuna en Kawanaka. Portegies Zwart heeft ook de kwestie van IBH's bestudeerd, ook wel bekend als tussenmassa zwarte gaten (IMBH's).
"Het zou een geweldige manier zijn om IMBH's te vinden", vertelde Portegies Zwart aan WordsSideKick.com. 'Ik denk dat met LOFAR dergelijk onderzoek al mogelijk zou moeten zijn, maar de gevoeligheid kan een probleem vormen.'
IBH's, legde Portegies Zwart uit, worden beschouwd als een "ontbrekende schakel" tussen de twee soorten zwarte gaten die astronomen kunnen detecteren: zwarte gaten in de stellaire massa die twee tot mogelijk honderd keer zo groot zijn als onze zon, en superzware zwarte gaten, de gigantische beesten die in de kernen van sterrenstelsels leven en honderdduizenden keer zo groot zijn als onze zon.
Zwarte gaten van sterrenmassa zijn af en toe waarneembaar in binaire systemen met gewone sterren, omdat de binaire systemen zwaartekrachtsgolven kunnen produceren en begeleidende sterren brandstof kunnen leveren voor grote röntgenuitbarstingen. En superzware zwarte gaten hebben accretieschijven die zoveel energie uitstralen dat astronomen ze kunnen detecteren en zelfs fotograferen.
Maar IBH's, in het midden van die twee andere typen, zijn veel moeilijker te detecteren. Er zijn een handvol objecten in de ruimte waarvan astronomen vermoeden dat ze IBH's zijn, maar die resultaten zijn onzeker. Maar eerder onderzoek, waaronder een paper uit 2017 in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, waaraan Portegies Zwart co-auteur was, suggereert dat miljoenen van hen zich daar zouden kunnen verstoppen.
Tsuna en Kawanaka schreven dat de beste mogelijkheid voor een radio-onderzoek van IBH's waarschijnlijk het gebruik van de Square Kilometre Array (SKA) is, een meerdelige radiotelescoop die gebouwd zal worden met secties in Zuid-Afrika en Australië. Het is gepland om een totaal verzamelgebied voor radiogolven te hebben van 1 vierkante kilometer (0,39 vierkante mijl). De onderzoekers schatten dat ten minste 30 IBH's radiogolven uitzenden die de SKA kan detecteren tijdens de eerste proof-of-concept-fase, die is gepland voor 2020. Onderweg schreven ze, de volledige SKA (gepland voor de medio 2020) zou tot 700 moeten kunnen detecteren.
SKA zou niet alleen radiogolven van deze IBH's kunnen waarnemen, schreven ze, het zou ook in staat moeten zijn om de afstand tot veel van hen nauwkeurig te schatten. Als die tijd komt, zouden al deze ontbrekende zwarte gaten eindelijk uit de schuilplaats moeten komen.
