Nieuwe zwaartekrachtsgolven brengen enorme zwarte gaten aan het licht

Natuurkundigen hebben vier nieuwe zwaartekrachtsgolven ontdekt. De ruimtetijd-rimpelingen zijn alle vier afkomstig van samensmeltende zwarte gaten – waaronder een enorm zwaar koppel. In totaal zijn er nu elf zwaartekrachtsgolven gemeten.

Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd, het geraamte van het heelal. Ze zijn vergelijkbaar met de rimpelingen die je krijgt als je een steen in een vijver smijt. De golven ontstaan bij extreme kosmische gebeurtenissen, zoals botsingen tussen zwarte gaten of neutronensterren. Albert Einstein voorspelde al in 1916 het bestaan van zwaartekrachtsgolven. Pas een eeuw later werden ze voor het eerst ontdekt.

De LIGO-detector in Livingston, Louisiana

De nieuwe zwaartekrachtsgolven zijn gemeten met de twee LIGO-detectoren in de Verenigde Staten. Drie van de vier golven zijn bovendien ook waargenomen met de Virgo-detector in Italië. Door die meting met een extra detector kunnen onderzoekers de locatie van de bron preciezer vaststellen dan bij de eerste metingen van zwaartekrachtsgolven, die alleen door LIGO waren verricht.

Statistische hel

De nieuwe golf GW170818 vestigde in dat opzicht een record. De positie van de zwarte gaten die de rimpeling veroorzaakten, is vastgesteld met een nauwkeurigheid van 39 vierkante graden. Dat is ongeveer een duizendste van het totale hemeloppervlak.

De LIGO-detector in Hanford, Washington

Nog nooit is de locatie van samensmeltende zwarte gaten die een zwaartekrachtsgolf veroorzaken met zo veel precisie vastgesteld. Alleen van GW170817 is de locatie beter bekend, maar die golf kwam van twee botsende neutronensterren.

De vondst van de nieuwe golf GW170818 is grotendeels te danken aan natuurkundige Sarah Caudill van het Nederlandse fysica-instituut Nikhef. Fysici dachten eerst dat het bijbehorende signaal niet sterk genoeg was om een zwaartekrachtsgolf aan te duiden. Door gegevens van de drie detectoren nauwgezet te vergelijken, wist Caudill de golf toch voor de poorten van de statistische hel weg te slepen.

Joekel

Ook een van de andere vier nieuwe zwaartekrachtsgolven, GW170729, heeft voorlopig een record in handen. Dat signaal komt van de verste en zwaarste bron van zwaartekrachtsgolven die tot nu toe is ontdekt. De zwarte gaten die dit signaal hebben opgewekt, staan op vijf miljard lichtjaar afstand. Dat betekent dat ze vijf miljard jaar geleden samensmolten tot één joekel van een zwart gat.

De Virgo-detector in Pisa, Italië.

Voorafgaand aan de samensmelting hadden de zwarte gaten samen 85 keer de massa van de zon. Het resulterende zwarte megagat is zo’n 80 keer zo zwaar als de zon. De overige vijf zonsmassa’s zijn via Einsteins beroemde formule E = mc2 omgezet in zwaartekrachtsgolfenergie.

Catalogus

Natuurkundigen onthulden de vier nieuwe ontdekkingen zaterdag tijdens een zwaartekrachtsgolfconferentie in de VS. Ook maakten ze bekend een catalogus te hebben samengesteld waarin alle elf metingen van zwaartekrachtsgolven staan beschreven. De nieuwe ontdekkingen en de catalogus staan inmiddels in twee voorpublicaties (1 & 2) online.

De Virgo-detector is in de zomer van 2017 minder dan een maand actief geweest. In dat korte tijdsbestek heeft die maar liefst vijf zwaartekrachtsgolven gemeten – waarvan twee eerder al waren onthuld. Natuurkundigen verwachten dan ook dat ze de catalogus de komende jaren nog flink zullen uitbreiden.

Bekijk hieronder computermodellen van de tien koppels van zwarte gaten die de gemeten zwaartekrachtsgolven hebben opgewekt:

Dit bericht verscheen 3 december 2018 op de website van New Scientist.

Volgens Wordpress verwante berichten:

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *