Met de detectoren LIGO en Virgo zijn zwaartekrachtsgolven gemeten, veroorzaakt door het samengaan van een zwart gat en ófwel de zwaarste neutronenster, ófwel het lichtste zwarte gat tot nu toe.
Inmiddels hebben de Amerikaanse LIGO-detectoren en hun Europese evenknie Virgo zoveel zwaartekrachtsgolven gemeten, dat een nieuw exemplaar geen nieuwsberichtje meer waard is. Tenzij zo’n golf wijst op een kosmische botsing die onze ideeën over wat wel en niet kan in het heelal op de proef stelt.
Bij verreweg de meeste gemeten zwaartekrachtsgolven gingen twee zwarte gaten samen, die tussen de 8 en de 51 keer zo zwaar waren als onze zon. Ook is er één bevestigde zwaartekrachtsgolf gemeten van twee botsende neutronensterren – de overblijfselen van sterren die net niet zwaar genoeg waren om te eindigen als zwart gat.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Daarnaast zijn er nog een aantal kandidaat-zwaartekrachtsgolven, waarvan er eentje opviel omdat ie zou zijn ontstaan bij een botsing tussen een ‘normale’ neutronenster en een object dat tot 2,5 keer zo zwaar als de zon zou zijn. Dat is gek, want compacte objecten met zulke massa’s – of het nu zware neutronensterren of lichte zwarte gaten zijn – worden maar zelden gezien. Daarom spreken astronomen wel van een mass gap of massakloof.
De nu gemeten zwaartekrachtsgolf – of liever: de in augustus 2019 gemeten zwaartekrachtsgolf waar nu over wordt gepubliceerd – lijkt andermaal uit te wijzen dat die massakloof toch niet zo leeg is als gedacht. Hier gaat het namelijk om een samensmelting van een zwart gat dat 23 keer zoveel weegt als de zon en een object van 2,59 zonsmassa’s.
Maximale massa
Of dat laatste object een neutronenster of zwart gat is, is niet te zeggen op basis van de zwaartekrachtsgolf. De telescopen die zo snel mogelijk na de detectie werden ingeseind en zich op de plek van de botsing richtten, zagen niets – geen zichtbaar licht, geen radiostraling enzovoort – en ook dat strookt met beide scenario’s.
De onderzoekers zelf lijken een neutronenster de minst waarschijnlijke optie te vinden. In hun onderzoeksartikel halen ze allerlei studies aan die erop wijzen dat de maximale massa voor zo’n object waarschijnlijk onder de 2,59 zonsmassa’s ligt. Maar uiteindelijk moeten ze toch toegeven dat een neutronenster ‘niet volledig is uit te sluiten’.
Anna Watts, hoogleraar sterrenkunde gespecialiseerd in neutronensterren, vindt dat een neutronenster ‘zeker een mogelijkheid is’. ‘Geen van de huidige metingen, waaronder die van NICER (een instrument aan boord van het ruimtestation ISS – red.) en van de eerdere zwaartekrachtsgolf GW170817, laten zien dat een neutronenster met een dergelijke massa niet mogelijk is. Ook bevindt de massa zich zeker binnen de grenzen van de huidige theoretische kernfysicamodellen.’
Bosonenster of gravastar?
Het object mag hoe dan ook een record op zijn naam schrijven. Mocht het namelijk niet de zwaarste neutronenster tot nu toe zijn, dan is het het lichtste zwarte gat tot nu toe.
Of misschien is het wel nóg iets exotischers, stippen de onderzoekers kort aan in hun artikel. Een bosonenster, bijvoorbeeld; een ster die uit louter deeltjes uit de categorie bosonen bestaat. Of een gravastar: een op een zwart gat lijkend object dat je kunt zien als een bol donkere energie, omhuld met een dun laagje materie.
Daarmee begeven we ons echter op extreem speculatief terrein. Het lijkt veiliger om in te zetten op een neutronenster die net weer wat zwaarder is dan de tot nog toe zwaarste bekende exemplaren, of een zwart gat dat net wat lichter is dan zijn eerder ontdekte soortgenoten. Toekomstige metingen van zwaartekrachtsgolven gaan ons hopelijk meer vertellen over dit soort objecten.
