17 feb. 1999
3 minuten
Ligo en Virgo hebben ‘met grote zekerheid’ zwaartekrachtgolven gemeten van het versmelten van tien paren zwarte gaten met massa’s van enkele malen die van de zon en van de versmelting van twee neutronensterren, de extreem compacte overblijfselen van de explosie van een ster. Zes van deze metingen zijn al eerder gepubliceerd, terwijl de detecties van vier paren van zwarte gaten nieuw zijn.
De wetenschappers hebben de resultaten in de zoektocht naar samensmeltende paren van zwarte gaten en paren van neutronensterren met de Ligo-detectoren (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) van NSF en de Europese Virgo-detector afgelopen zaterdag bekend gemaakt op de Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop in College Park (Maryland).
De resultaten komen krap een maand nadat Deense Wetenschappers aangen te twijfelen aan de juistheid van eerdere waarnemingen.
De status quo volgens het Virgo-samenwerkingsverband:
- Van 12 september 2015 tot 19 januari 2016, tijdens Ligo’s eerste observatiereeks na de Advanced Ligo upgrade, zijn 3 paren van versmeltende zwarte gaten gevonden. De tweede observatie run, van 30 november 2016 tot 25 augustus 2017, leverde een samensmelting van een paar neutronensterren op en van nog eens 7 paar zwarte gaten. De nieuwe events staan bekend als GW170729, GW170809, GW170818 en GW170823, gebaseerd op de datum van de detectie.
- Het event GW170729, gedetecteerd op 29 juli 2017, is de zwaarste en verste bron van zwaartekrachtgolven ooit gemeten. In deze samensmelting, die ongeveer 5 miljard jaar geleden plaats vond, is een energie van omgerekend 5 van de 85 zonnemassa’s omgezet in straling van zwaartekrachtgolven.
- De Virgo-interferometer heeft zich op 1 augustus 2017 aangesloten bij de twee LIGO-detectoren in de VS, tijdens hun tweede meetcampagne. Hoewel het LIGO-Virgo-netwerk van 3 detectoren slechts drie en een halve week actief is geweest, zijn er in deze periode vijf nieuwe gravitatiegolven gemeten. Twee daarvan, GW170814 en GW170817, zijn in 2017 al gepubliceerd.
- GW170814 was de eerste samensmelting van zwarte gaten die gelijktijdig door LIGO en Virgo samen is gedetecteerd, wat het mogelijk maakte om voor het eerst de polarisatie richting van de golven (analoog aan die van licht) te testen.
- Drie dagen later werd GW170817 gedetecteerd. Dit was de eerste keer dat zwaartekrachtgolven zijn geobserveerd van een paar samensmeltende neutronensterren. Van deze botsing werd bovendien licht geobserveerd. Dat markeerde het begin van het tijdperk van multimessenger-astronomie, waarin kosmische objecten gelijktijdig worden geobserveerd in verschillende vormen van straling.
- Het nieuwe event GW170818 werd gedetecteerd door alle drie de detectoren van het Ligo-Virgo netwerk en kon daardoor erg precies aan de hemel worden gelokaliseerd. De positie van het paar van zwarte gaten, die 2,5 miljard lichtjaar van de aarde zijn verwijderd, kon worden vastgesteld met een precisie van 39 vierkante graden. Hiermee is dit de best gelokaliseerde bron van zwaartekrachtgolven na de samensmelting van neutronensterren van GW170817. Drijvende kracht bij de vondst van event GW170818 was Nikhef-onderzoeker Sarah Caudill (het Nederlandse Instituut voor Subatomaire Fysica, die in de minder significante signalen van een van de Ligo-detectoren toch een gravitatiegolf vermoedde, en die vervolgens ook in de metingen van de andere twee detectoren vond.
"Het is verheugend om de nieuwe mogelijkheden te zien die beschikbaar komen door de toevoeging van Advanced Virgo aan het wereldwijde netwerk", aldus Jo van den Brand, woordvoerder van het Virgo-samenwerkingsverband . "Vooral de aanzienlijk verbeterde positiebepaling maakt het astronomen mogelijk om snel licht of andere straling te vinden die wordt uitgezonden door de bron van zwaartekrachtgolven." Deze positiebepaling wordt mogelijk gemaakt door het verschil in aankomsttijd van de ontvangen signalen, en vanwege het zogeheten antennepatroon van de interferometers.
Albert Lazzarini van Caltech, adjunct-directeur van het Ligo Laboratory zegt: "Het bekend worden van nog eens vier samensmeltingen van zwarte gaten leert ons meer over de populatie van deze dubbelsystemen in het universum, een geeft betere limieten voor de frequentie van dit type events."
De volgende observatiereeks, die in de lente van 2019 begint, zal veel meer observaties opleveren en het onderzoek binnen de wetenschappelijke gemeenschap zeker doen groeien, verwacht David Shoemaker, woordvoerder van de Ligo Scientific Collaboration en senior onderzoeker aan MIT’s Kavli Instituut voor Astronomie en Ruimteonderzoek.