De astronomie staat voor een grote uitdaging om de detectie van zwaartekrachtgolven te koppelen aan visuele waarnemingen. Hoewel het LIGO-Virgo-KAGRA-netwerk regelmatig botsingen tussen zwarte gaten registreert, blijven de bijbehorende lichtsignalen, ook wel elektromagnetische tegenhangers genoemd, vaak onvindbaar. Een nieuwe wetenschappelijke benadering richt zich nu specifiek op actieve galactische kernen (AGN), waar de aanwezigheid van gasrijke accretieschijven de kans op waarneembaar licht aanzienlijk vergroot.
In deze specifieke omgevingen kunnen samensmeltende zwarte gaten interageren met het omringende gas, wat resulteert in de vorming van schokgolven en jets. Volgens een publicatie op arxiv.org zijn deze AGN-schijven unieke locaties omdat ze systematisch in staat zijn om elektromagnetische signalen te genereren, in tegenstelling tot andere scenario's waarin zwarte gaten botsen. Tot voor kort was het echter onmogelijk om statistisch te voorspellen welke van deze gebeurtenissen daadwerkelijk door telescopen zouden kunnen worden opgemerkt.
Om deze kloof te overbruggen is de software McFACTS (Monte Carlo For AGN Channel Testing and Simulation) ontwikkeld. Zoals uiteengezet in een blogpost van github.io, stelt deze tool wetenschappers in staat om zowel de zwaartekrachtgolven als de bolometrische lichtkracht van een botsing te simuleren. De meest recente versie van de software, v0.4.0, kan specifiek voorspellingen doen over de intensiteit van de jets en schokken die na een fusie ontstaan. Dit stelt astronomen in staat om gerichter te zoeken in archieven of real-time waarnemingen te doen met instrumenten zoals de Zwicky Transient Facility (ZTF) of de toekomstige LSST.
Uit de analyses blijkt dat de zichtbaarheid van een dergelijke kosmische gebeurtenis sterk afhankelijk is van de massa van de zwarte gaten en de eigenschappen van de accretieschijf. Volgens gegevens op sciencestack.ai leiden dichte schijven van het Sirko-Goodman-type vaker tot waarneembare signalen wanneer het resulterende zwarte gat een massa van meer dan 40 zonsmassa's heeft en een hoge rotatiesnelheid vertoont. Bij botsingen met een lagere 'chirp mass' zijn signalen juist eerder zichtbaar in minder dichte schijven, zoals die van het Thompson-Quataert-Murray-type. In dat laatste geval is de tijd tussen de eigenlijke botsing en het vrijkomen van het licht bovendien korter.
De resultaten van dit onderzoek zijn inmiddels geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. Zoals beschreven door de co.uk, biedt het model essentiële richtlijnen voor de timing en de fractie van observeerbare lichtflitsen. Door deze koppeling tussen zwaartekrachtgolven en licht kunnen wetenschappers een dieper inzicht krijgen in de groei van zwarte gaten binnen de turbulente omgevingen van actieve sterrenstelsels.