Een derde gravitatiegolf is gedetecteerd door de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Een internationaal team heeft de detectie vandaag aangekondigd, terwijl het evenement zelf op 4 januari 2017 werd gedetecteerd. Zwaartekrachtgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die Albert Einstein meer dan een eeuw geleden voorspelde.
LIGO bestaat uit twee faciliteiten: één in Hanford, Washington en één in Livingston, Louisiana. Toen LIGO in februari 2016 zijn eerste zwaartekrachtgolf aankondigde (gedetecteerd in september 2015), opende het een nieuw venster op astronomie. Met deze zwaartekrachtsgolf, de derde die werd gedetecteerd, wordt dat nieuwe venster groter. Tot dusver zijn alle drie de gedetecteerde golven ontstaan door het samenvoegen van zwarte gaten.
Het team, inclusief ingenieurs en wetenschappers van de Northwestern University in Illinois, publiceerde hun resultaten in het tijdschrift Physical Review Letters.
Toen de eerste zwaartekrachtgolf eindelijk werd gedetecteerd, meer dan honderd jaar nadat Einstein het had voorspeld, hielp het Einsteins beschrijving van ruimtetijd als een geïntegreerd continuüm te bevestigen. Er wordt vaak gezegd dat het geen goed idee is om tegen Einstein in te zetten, en deze derde detectie versterkt de theorie van Einstein alleen maar.
Net als de vorige twee detecties is deze gemaakt door het samenvoegen van twee zwarte gaten. Deze twee waren verschillend van elkaar; de ene was ongeveer 31,2 zonsmassa's en de andere was ongeveer 19,4 zonsmassa's. De gecombineerde gebeurtenis van 50 zonnemassa's veroorzaakte de derde golf, die GW170104 wordt genoemd. De zwarte gaten waren ongeveer 3 miljard lichtjaar verwijderd.
"... een intrigerende populatie van zwarte gaten ..." - Vicky Kalogera, Senior Astrophysicist, LIGO Scientific Collaboration
LIGO laat ons zien dat er een populatie van binaire zwarte gaten is. "Ons handvol detecties tot nu toe onthult een intrigerende populatie van zwarte gaten waarvan we tot nu toe niet wisten dat ze bestonden", zegt Vicky Kalogera van Northwestern, een senior astrofysicus bij de LIGO Scientific Collaboration (LSC), die onderzoek doet naar de dubbele LIGO-detectoren, gevestigd in de Verenigde Staten
'Nu hebben we drie paar zwarte gaten, die elk hun doodspiraaldans over miljoenen of miljarden jaren beëindigen in enkele van de krachtigste explosies in het universum. In de astronomie zeggen we dat je met drie objecten van hetzelfde type een klasse hebt. We hebben een bevolking en we kunnen analyses uitvoeren. '
Als we zeggen dat gravitatiegolven een nieuw venster op astronomie hebben geopend, opent dat venster zich op zwarte gaten zelf. Naast het bevestigen van Einsteins voorspellingen en het vaststellen van een populatie van binaire zwarte gaten, kan LIGO die zwarte gaten karakteriseren en meten. We kunnen de massa's van de gaten en hun spinkarakteristieken leren.
"Nogmaals, de zwarte gaten zijn zwaar", zegt Shane Larson van de Northwestern University en het Adler Planetarium in Chicago. “De eerste zwarte gaten die LIGO ontdekte, waren twee keer zo zwaar als we ooit hadden verwacht. Nu hebben we allemaal onze krukken aan het karnen geprobeerd om alle interessante talloze manieren te bedenken waarop we ons kunnen voorstellen dat het universum grote en zware zwarte gaten maakt. En Northwestern is sterk op dit onderzoeksgebied, dus we zijn enthousiast. ”
Deze derde bevinding versterkt het pleidooi voor het bestaan van een nieuwe klasse van zwarte gaten: binaire zwarte gaten die met elkaar zijn vergrendeld. Het laat ook zien dat deze objecten groter kunnen zijn dan gedacht voordat LIGO ze detecteerde.
'Het is opmerkelijk dat mensen een verhaal kunnen samenstellen en testen, voor zulke vreemde en extreme gebeurtenissen die miljarden jaren geleden plaatsvonden en miljarden lichtjaren ver van ons verwijderd waren.' - David Shoemaker, MIT
"We hebben verdere bevestiging van het bestaan van zwarte gaten die zwaarder zijn dan 20 zonsmassa's, objecten waarvan we niet wisten dat ze bestonden voordat LIGO ze ontdekte", zegt David Shoemaker van MIT, woordvoerder van de LIGO Scientific Collaboration. 'Het is opmerkelijk dat mensen een verhaal kunnen samenstellen en testen, voor zulke vreemde en extreme gebeurtenissen die miljarden jaren geleden plaatsvonden en miljarden lichtjaren ver van ons verwijderd waren.'
"Met de derde bevestigde detectie van zwaartekrachtsgolven door de botsing van twee zwarte gaten, vestigt LIGO zich als een krachtig observatorium om de donkere kant van het universum te onthullen", zegt David Reitze van Caltech, uitvoerend directeur van het LIGO-laboratorium en een noordwestelijke alumnus. "Hoewel LIGO uitermate geschikt is om dit soort gebeurtenissen te observeren, hopen we binnenkort andere soorten astrofysische gebeurtenissen te zien, zoals de gewelddadige botsing van twee neutronensterren."
Een veelbetekenend tjilpend geluid bevestigt de detectie van een zwaartekrachtsgolf, en je kunt het hier beschreven en uitgelegd horen op een podcast van de Northwestern University.
Bronnen:
- LIGO detecteert zwaartekrachtgolven voor de derde keer
- GW170104: Observatie van een 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence bij Redshift 0.2
