Een team van Europese astronomen heeft, samen met Indiase en Japanse collega’s, voor het eerst sterke aanwijzingen gevonden voor ultra-laagfrequente zwaartekrachtsgolven, die waarschijnlijk afkomstig zijn van paren van superzware zwarte gaten in het midden van samensmeltende sterrenstelsels.
Het is het resultaat van meer dan 25 jaar aan waarnemingen met de gevoeligste radiotelescopen in Europa en India, waaronder de Westerbork Synthese Radiotelescoop (WSRT). Ze hebben daarmee een nieuw venster geopend op het zwaartekrachtsgolfonderzoek. Deze zwaartekrachtsgolven bevatten informatie over de best bewaarde geheimen van het heelal. Het onderzoek is gepubliceerd in een reeks artikelen in het vaktijdschrift Astronomy & Astrophysics.
Bij het onderzoek was ook Nikhef-onderzoeker Anuradha Samajdar betrokken vanuit haar vorige positie als Humboldt-fellow aan de universiteit Potsdam, Duitsland. Sinds mei dit jaar is Samajdar als universitair docent verbonden aan het GRASP-instituut van de Universiteit Utrecht.
De wetenschappers werken samen binnen de European Pulsar Timing Array (EPTA) en de Indian Pulsar Timing Array (InPTA). De EPTA is een samenwerkingsverband van wetenschappers van meer dan tien instellingen in heel Europa waarin astronomen en theoretische fysici waarnemingen van zeer regelmatige pulsen van pulsars – uitgedoofde sterren – gebruiken als een zwaartekrachtsgolfdetector ter grootte van ons Melkwegstelsel. Vanuit Nederland zijn astronomen betrokken van ASTRON en de Radboud Universiteit. Andere teams van over de hele wereld hebben onafhankelijk van elkaar dezelfde resultaten geboekt, die eveneens vandaag bekend zijn gemaakt.
De astronomisch grote zwaartekrachtsgolfdetector, die zich uitstrekt over vijfentwintig specifiek gekozen pulsars, verspreid over de Melkweg, geeft de mogelijkheid om zwaartekrachtsgolven op lagere frequenties (golflengtes van enkele lichtjaren) te onderzoeken dan mogelijk is met andere detectoren zoals LIGO en Virgo (golflengtes van enkele kilometers). Op deze nanohertz-frequenties kunnen unieke bronnen en verschijnselen worden waargenomen.
De zwaartekrachtsgolven waar nu bewijs voor is zijn hoogstwaarschijnlijk een som van signalen van een heel groot aantal superzware zwarte gaten die heel langzaam om elkaar heen draaien. De onderzoekers zien de resultaten als het begin van een nieuwe ontdekkingstocht in het heelal.
“Het is spannend om de hints van superzware zwarte gaten te zien, met een miljoen tot tientallen miljarden zonsmassa’s”, zegt Samajdar. “Minder massieve zwarte gaten (in de orde van tientallen keren de massa van de zon) worden al waargenomen en bestudeerd door LIGO en Virgo. Doordat we nu ook superzware zwarte gaten kunnen onderzoeken, krijgen we waardevolle informatie over een nieuw massaregime waar we nog niet veel over weten.”
Samajdar is lid van EPTA en van de Virgo- en de Einstein Telescope-samenwerking. Zij vervolgt: “De toekomstige Einstein Telescoop zal in staat zijn om ook neutronensterbotsingen te detecteren voor een veel langere duur dan mogelijk is met de huidige detectoren. Neutronensterren zijn compacte objecten met een massa die veel lager is dan die van zwarte gaten. Met de bandbreedte van de Einstein Telescope kunnen we deze signalen urenlang waarnemen, wat waardevolle informatie oplevert dankzij de lengte van het signaal en de verbeterde gevoeligheid van het instrument. In de toekomst zullen we dus in staat zijn om de populatie van compacte objecten in het heelal in een hele reeks massaregimes te bestuderen met veel verschillende observatiemethoden.”
Bron: ASTRON en NOVA
Beeldcredit: Danielle Futselaar/MPIfR
Lees hier het volledige persbericht van ASTRON en NOVA