Zwaartekrachtgolven gedetecteerd van twee relatief lichte versmeltende zwarte gaten

16 - 11 - 2017


LIGO en Virgo hebben een nieuwe detectie bekendgemaakt van twee samensmeltende zwarte gaten. Zwaartekrachtgolf GW170608 (van 8 juni 2017) is geproduceerd door twee relatief lichte zwarte gaten, van 7 en 12 keer de massa van de zon, op een afstand van zo’n duizend miljoen lichtjaar van de aarde.

De twee zwarte gaten zijn samengesmolten tot een nieuw zwart gat van 18 keer de massa van de zon, wat betekent dat 1 zonsmassa aan materiaal tijdens de versmelting is uitgezonden als zwaartekrachtgolven. Het artikel van de detectie is door de LIGO-Virgo-collaboratie ingediend bij Astrophysical Journal Letters. Patricia Schmidt, postdoc in de zwaartekrachtgolfgroep van Samaya Nissanke (Radboud Universiteit/Nikhef), had een belangrijke rol bij de totstandkoming.

De waarneming van de zwaartekrachtgolven vond plaats op 8 juni 2017 om 04:01:16 Centraal Europese Zomertijd. De gebeurtenis is de tweede samensmelting van twee zwarte gaten gedurende de tweede waarneemrun van de geüpgradede LIGO-detectoren in de VS, maar de aankondiging werd uitgesteld vanwege de tijd die het begrijpen van twee andere ontdekkingen vergde: de LIGO-Virgo-detectie van de zwaartekrachtgolven van een ander paar samensmeltende zwarte gaten (GW170814) op 14 augustus, en de eerste detectie van de samensmelting van een dubbele neutronenster (GW170817) op 17 augustus, gevolgd door een waarneemcampagne met telescopen.

De detectie is gedaan met een beetje geluk. De LIGO-detectoren in Hanford en Livingston stonden na een onderhoudsbeurt op het punt weer op te starten. LIGO Livingston was alweer aan het waarnemen, LIGO Hanford was met routineaanpassingen bezig toen GW170608 door de detectoren kwam. Hoewel het automatische systeem om de inkomende data te analyseren nog uitstond, hebben de wetenschappers de zwaartekrachtgolven toch gevonden in de Hanford-data. De Europese Virgo-detector begon op 1 augustus pas met waarnemen en speelde geen rol in deze detectie. Schmidt: “Het was ontzettend spannend om bij de analyse van deze detectie betrokken te zijn, samen met Eve Chase (Northwestern University, VS), vooral omdat de omstandigheden zo bijzonder waren.”

GW170608 is geproduceerd door het lichtste van de vijf paar zwarte gaten die LIGO en Virgo tot nu toe hebben waargenomen. De massa’s zijn vergelijkbaar met die van de zwarte gaten die al indirect, door bijvoorbeeld hun röntgenstraling, zijn gezien. Met de nieuwe detectie kunnen astronomen de eigenschappen van zwarte gaten die zijn gevonden met behulp van zwaartekrachtgolven vergelijken met zwarte gaten die eerder zijn ontdekt. Schmidt licht toe: “De massa’s van de met zwaartekrachtgolven waargenomen zwarte gaten zijn vergelijkbaar met de massa’s die worden gemeten in röntgendubbelsterren. Toekomstige waarnemingen kunnen ons op het spoor brengen van de voorlopers van zulke lage massa-zwarte gaten en de omgeving waarin ze worden gevormd.”

De LIGO- en Virgo-detectoren staan nu uit voor een nieuwe upgrade, die de gevoeligheid verder zal verbeteren. De verwachting is dat in het najaar van 2018 een nieuwe waarneemronde (O3) van start gaat. Tot die tijd zijn er af en toe ‘test-runs’, die ook een detectie zouden kunnen opleveren.

Bronnen:
De Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
LIGO- Virgo-Collaboration

Meer informatie:
Pre-print artikel

Afbeelding Masses of Dead Stars LIGO Virgo error bars

 Masses of Dead Stars LIGO Virgo error bars Bron: LIGO/Frank Elavsky/Northwestern