De drie zwaartekrachtsgolfdetectoren hebben opnieuw sporen gemeten van een enorme kosmische botsing – ditmaal vermoedelijk tussen een zwart gat en een neutronenster. Als dat wordt bevestigd, is het de eerste keer dat we deze twee kolossale objecten op elkaar hebben zien botsen.
Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die ontstaan wanneer zware objecten ergens in het heelal op elkaar botsen. Wanneer die rimpelingen door de aarde bewegen, vervormen ze de ruimtetijd zodanig dat de twee LIGO-detectoren in de VS en de Virgo-detector in Italië dat tot in extreme nauwkeurigheid kunnen meten.
Op 26 april maten de drie detectoren een nieuw signaal. ‘Deze kandidaat-golf verschilt van alle andere golven die we tot nu toe hebben waargenomen’, zegt LIGO-teamlid Gabriela González van de Louisiana State University in de VS. LIGO heeft eerder het gerommel gevoeld van vele botsende zwarte gaten, en van twee paren van neutronensterren, de compacte restanten van een dode zware ster.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Het nieuwe signaal leek op geen van die signalen. Mogelijk komt het van een zwart gat dat een neutronenster opvreet. Volgens de eerste automatische data-analyse is de kans op dat scenario slechts een schamele 13 procent. Gezien de verschillen met eerdere signalen acht González het echter een stuk waarschijnlijker. Het LIGO-team voert nu een gedetailleerdere analyse uit om uitsluitsel te geven.
Keukenmixer
Ondertussen zoeken astronomen wereldwijd in gegevens van observatoria naar andere sporen van dezelfde gebeurtenis. Ze speuren bijvoorbeeld naar signalen van zichtbaar licht, radiogolven en röntgenstraling.
Dergelijke signalen zou een neutronenster uitzenden wanneer die wordt verscheurd en in een zwart gat valt. ‘Net voordat die erin opgaat of wordt verscheurd, draait de neutronenster rond het zwarte gat met ongeveer de snelheid van een keukenmixer’, zegt LIGO-woordvoerder Patrick Brady van de University of Wisconsin-Milwaukee. Deze snelle verplaatsing van massa veroorzaakt de zwaartekrachtsgolven die LIGO meet.
‘De neutronenster zou verscheurd kunnen worden voordat die in het zwarte gat valt. Het losse materiaal valt er dan extra snel in en veroorzaakt een uitbarsting die een elektromagnetisch signaal opwekt’, zegt Brady. Tot dusver hebben astronomen echter nog geen elektromagnetisch signaal gemeten dat duidelijk bij de zwaartekrachtsgolf hoort.
Dat is echter niet per se een slecht teken. ‘Dat we nog geen extra signaal hebben gevonden, kan komen doordat de gebeurtenis extra ver weg plaatsvond. Dat wijst op een botsing tussen een neutronenster en een zwart gat’, zegt González. ‘Op zo’n afstand zouden we geen paren van neutronensterren waarnemen.’ Uit een eerste analyse volgt dat het zwaartekrachtsgolfsignaal van ongeveer 1,2 miljard lichtjaar afstand komt.
Toevalstreffer
Brady waarschuwt wel dat de kans nog altijd bestaat dat het signaal een statistische toevalstreffer is. Het zou kunnen voortkomen uit achtergrondruis op aarde. ‘Omdat het signaal nogal zwak is, worden er nog een hoop analyses uitgevoerd’, zegt hij. Het kan daarom nog wel maanden duren voor er zekerheid is.
Dit soort signalen kunnen ons helpen bij het doorgronden van zowel de structuur van neutronensterren als de fysica van zwarte gaten. Zelfs als het een toevalstreffer blijkt, is er goede hoop dat de huidige serie metingen van LIGO, die naar verwachting een jaar zal duren, alsnog signalen zal meten van botsingen tussen neutronensterren en zwarte gaten. ‘We weten zeker dat deze metingen opwindende resultaten zullen opleveren, en we hebben nog elf maanden te gaan’, zegt González.
