De LIGO en Virgo zwaartekrachtsgolfdetectoren in de VS en Italië hebben een nieuw hoofdstuk toegevoegd aan de groeiende catalogus van ruimtetijdbevingen. In totaal omvat de lijst van waarnemingen nu 90 zwaartekrachtsgolf-signalen. Daarvan zijn er 35 nieuw.
De catalogus is maandag gepubliceerd op arXiv. De metingen zijn nu openlijk beschikbaar voor andere wetenschappers, die ze kunnen analyseren en er hun eigen onderzoek mee kunnen doen. De metingen geven een steeds beter idee van het aantal botsingen in het heelal, de geldigheid van Einsteins algemene relativiteit, en de levensloop van sterren.
De nieuwe waarnemingen stammen uit de periode tussen november 2019 en maart 2020, het tweede deel van de derde meetperiode van de detectoren in Washington, Louisiana en Pisa. Ze zijn eerst uitgebreid door de wetenschappers van LIGO en Virgo en van Kagra in Japan bestudeerd. Ook Nikhef is partner in het consortium en actief in de analyses.
In totaal zagen de detectoren in de laatste meetperiode 39 signalen, waarvan er 18 meteen in de catalogus werden opgenomen en 17 gevallen verder moesten worden bestudeerd. Die zijn nu ook toegevoegd.
Versmeltingen
De nieuwe signalen zijn goeddeels toe te schrijven aan de versmelting van twee zwarte gaten, die eerst om elkaar heen draaien en elkaar uiteindelijk opslokken. Daarbij schudden ze de ruimte zelf op en vormen uiteindelijk een nieuw, zwaarder zwart gat.
Daaronder zijn enkele zeer zware zwarte gaten, van meer dan 100 keer de massa van de zon. Die zijn astronomisch interessant, omdat ze mogelijk een rol spelen bij de vorming van superzware zwarte gaten in het centrum van melkwegstelsels. Uit andere signalen werd een nieuwe onafhankelijke waarde voor de snelheid afgeleid waarmee het heelal uitdijt, een veelbesproken onderwerp in de kosmologie.
Bijzondere signalen
Drie signalen kregen eerder al veel aandacht. Twee ervan zijn afkomstig geweest van een zwart gat dat een neutronenster opslokte, die er aanvankelijk omheen draaide. Astronomen waren al lang op zoek naar zulke gebeurtenissen, omdat de zwaartekrachtsgolven ervan meer informatie over neutronensterren kunnen geven, de restanten van opgebrande sterren.
Een derde bijzonder event deed zich voor in februari 2020. De analyses geven aan dat het gaat om de botsing van twee objecten waarvan de lichtste een massa van 2.8 zonsmassa’s heeft. Zo’n object is een astrofysisch raadsel. Een neutronster is maximaal 2.5 zonsmassa’s, een zwart gat minimaal 5 zonsmassa’s. Wat er in dit geval in het zwarte gat viel is onduidelijk.
Nikhef-bijdrage
LIGO en Virgo doen momenteel geen metingen. De installaties worden onderhouden en verbeterd, in de aanloop naar een nieuwe meetperiode in het najaar van 2022. Bij Virgo in Pisa is onder meer een nieuwe laserinstallatie geplaatst, die meer ruis uit de bundels filtert en gevoeligheid voor hogere trillingsfrequenties gaat opleveren. Deze optical filter cavity is onder meer door Nikhef gebouwd met financiering van NWO.
