De samenwerkende zwaartekrachtsgolfdetectoren in de wereld publiceren vandaag een aanvullende catalogus van nieuwe observaties. De GWTC-4 catalogus toont volgens de onderzoekers een “kaleidoscoop van kosmische botsingen”.
De twee LIGO-detectoren in de VS, Virgo bij Pisa en Kagra in Japan hebben in de nieuwe catalogus de eerste periode OR4a van de in november afgeronde vierde observatierun OR4 bij elkaar gebracht. Hiermee zijn 128 nieuwe zwaartekrachtsgolven toegevoegd aan de bestaande lijst, die honderden waarnemingen telt.
Daarbij zijn uitzonderlijke gebeurtenissen gevonden, van superzware botsende zwarte gaten tot extreem snel roterende zwarte gaten, de luidste zwaartekrachtsgolf ooit of een botsing van in massa zeer verschillende zwarte gaten. Door het groeiend aantal waarnemingen wordt het mogelijk om statistiek te ontwikkelen over typen zwarte gaten en over de ruimtetijd onder extreme omstandigheden zelf.
Nikhef is partner in de LIGO/Virgo/Kagra-samenwerking, zowel via bijdragen aan de Virgo-detector in Italië als door deelname aan de analyses van de metingen. Nikhef werkt ook aan nieuwe initiatieven als de ruimtedetector LISA en de Einstein Telescope.
De nieuwe aanvullende catalogus wordt gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters, samen met een serie artikelen over een aantal opvallende resultaten. Daarbij is ook een nieuwe schatting van de uitdijing van het universum, wat in de astronomie al jaren een intens discussiepunt is.
Zwaartekrachtsgolven zijn trillingen van de ruimte zelf, veroorzaakt door de snelle bewegingen van extreem compacte objecten in het heelal als zwarte gaten of neutronensterren. In 2015 werd voor het eerst zo’n zwaartekrachtsgolf waargenomen via minieme bewegingen in een kilometerslange interferometer, afkomstig van botsende zwarte gaten.
Inmiddels hebben de LIGO-detectoren en Virgo en Kagra honderden trillingen waargenomen, en werden de signalen gezamenlijk geanalyseerd. Uit de vorm van de golven is veel informatie over de eigenschappen van de bronnen in het heelal af te leiden.
De nieuwe catalogus geeft een nog beter beeld van de enorme variatie in de bronnen van zwaartekrachtsgolven in het heelal, aldus de onderzoekers. Daarmee kunnen astrofysische theorieën over zwarte gaten en de Algemene Relativiteitstheorie zelf in detail worden getest.
Een van de opvallendste uitkomsten van de nieuwe lijst en studies is een schatting van de zogeheten Hubble-constante. Dat getal is een maat voor de snelheid waarmee het heelal zelf uitdijt.
In de astronomie zijn er diverse manieren om die snelheid te meten, maar tot nog toe lopen de uitkomsten ver uit elkaar. De belangrijkste schattingen zijn die van de Planck-satelliet via de kosmische achtergrondstraling, en een hogere waarde op basis van de snelheid van variabele Cepheiden-sterren en supernova’s. Planck meette 67-68 kilometer per seconde per megaparsec (km/s/Mparsec). De Cepheidenstudies meette 73-73 km/s/Mparsec.
Een onafhankelijke analyse door LIGO/Virgo/Kagra van alle zwaartekrachtsgolven tot nog toe geeft een uitkomst van 76 km/s/Mparsec. Dat is dichtbij de schatting op grond van variabele sterren. Het feit dat voor de nieuwe schatting geen complexe kalibraties nodig zijn, is een belangrijk voordeel, aldus woordvoerder Stephen Fairhurst van LIGO/Virgo/Kagra in een toelichting.
