Naukowcy z Uniwersytetu w Jenie (Niemcy), Uniwersytetu w Turynie i Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej (Włochy) odkryli, że fuzja czarnych dziur GW190521, wykryta w 2019 r., jest niezwykle rzadkim przypadkiem losowego zderzenia dwóch czarnych dziur które nie krążyły wokół siebie, ale latały po niezależnych ścieżkach. Wyniki badań przedstawiono w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Astronomy.

Obserwacje fal grawitacyjnych, które są emitowane przez układy z dwoma zwartymi obiektami (gwiazdami neutronowymi lub czarnymi dziurami), wykazały, że do kolizji dochodzi, gdy obiekty te poruszają się spiralnie po spirali, stopniowo zbliżając się do siebie. Rotacja ta generuje fale czasoprzestrzenne, które są od dawna rejestrowane przez interferometry laserowe obserwatorium LIGO (USA) i detektor Virgo (Włochy). Jednak 21 maja 2019 roku astronomowie wykryli krótki sygnał fali grawitacyjnej, GW190521, który podważył obecne rozumienie astrofizyki czarnych dziur.

Naukowcy symulowali fale grawitacyjne, które powinny pochodzić ze zderzenia dwóch czarnych dziur poruszających się po trajektoriach hiperbolicznych. Scenariusz wychwytu dynamicznego, który najlepiej pasuje do obserwowanych danych sugeruje, że czarne dziury o masach około 81 i 52 mas Słońca najpierw przeleciały blisko siebie, ale wzajemne pole grawitacyjne odciągnęło je z powrotem, w wyniku czego połączyły się, tworząc czarny otwór średni otwór.

Czarne dziury o masach pośrednich to klasa czarnych dziur o masach od 100 000 do 100 000 mas Słońca, które są zbyt duże, aby mogły powstać w wyniku zapadania się gwiazd, ale nie pochłaniają materii w takich ilościach, jak supermasywne czarne dziury, istniejące w spokojniejszych warunkach. Mechanizmy ich powstania nie są do końca jasne, ale przypadek GW190521 potwierdza, że ​​mogą one powstać w wyniku połączenia dwóch czarnych dziur o masie gwiazdowej. Wcześniejsze badania wykazały, że ta czarna dziura ma masę około 142 mas Słońca, a kolejne dziewięć mas Słońca zostało utraconych w wyniku emisji fal grawitacyjnych.