Derde detectie zwaartekrachtgolven van samensmeltende zwarte gaten

Credit: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Credit: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Er zijn voor de derde keer zwaartekrachtgolven, rimpelingen in de ruimtetijd, gedetecteerd. Net zoals het geval was bij de eerste twee waarnemingen, werden de golven gegenereerd toen twee zwarte gaten samensmolten tot een groter zwart gat. Het nieuwe zwarte gat, op een afstand van ongeveer 3 miljard lichtjaar (twee keer zo ver als de twee eerder ontdekte systemen), heeft een massa die circa 49 keer zo groot is als die van onze zon. Dit is een waarde die ligt tussen die van de twee eerdere in 2015 waargenomen zwarte gaten (resp. 62 en 21 keer de massa van de zon).

Deze ontdekking staat beschreven in een artikel dat geaccepteerd is voor publicatie in Physical Review Letters. De gebeurtenis vond plaats tijdens de huidige meetperiode  van de twee LIGO-detectoren in Hanford (Washington) en Livingston (Louisiana) in de Verenigde Staten. De huidige meetperiode begon op 30 november 2016 en zal nog de hele zomer voortduren, waarbij ook de Virgo-detector in Europa  zal aansluiten. Daardoor zal  het gehele detectornetwerk de positie van de bronnen van zwaartekrachtgolven met grotere nauwkeurigheid kunnen bepalen.

“Met deze derde detectie bevestigen we het bestaan van een onverwachte populatie van stellaire zwarte gaten met massa’s die groter zijn dan 20 zonnemassa’s”, zegt Jo van den Brand van Nikhef en de Vrije Universiteit Amsterdam. Van den Brand is onlangs verkozen tot woordvoerder van de Virgo Collaboration, waaraan meer dan 280 internationale wetenschappers zijn verbonden, die samen met de LIGO-Collaboration onderzoek doen naar zwaartekrachtgolven. “Alle wetenschappers van LIGO en Virgo hebben samengewerkt om deze verbazingwekkende detecties te realiseren van zulke vreemde en extreme gebeurtenissen die miljarden jaren geleden plaatsvonden.”

De derde detectie, die GW170104 wordt genoemd en plaatsvond op 4 januari 2017, is zorgvuldig geanalyseerd door de LIGO Scientific Collaboration (LSC) en de Europese Virgo Collaboration. Dit is een groep van meer dan 1200 onderzoekers die verbonden zijn aan meer dan 100 wetenschappelijke instituten op vier verschillende continenten. Deze wereldwijde samenwerking leidde tijdens de eerste meetperiode van de LIGO-detectoren tot de allereerste directe waarneming van zwaartekrachtsgolven in september 2015. Daarna volgde een tweede detectie in december 2015. In alle drie gevallen werden de gedetecteerde zwaartekrachtgolven gegenereerd door extreem energetische botsingen van dubbele zwarte gaten – gebeurtenissen die meer energie produceren tijdens het moment vlak vóór de samensmelting dan dat er op een willekeurig tijdstip als licht wordt uitgezonden door alle sterren en sterrenstelsels in het heelal.

Ook bij deze derde detectie zijn Nederlandse wetenschappers weer sterk betrokken. Als leden van de ‘LIGO Scientific Collaboration - Virgo Collaboration’ (LVC) hebben natuurkundigen van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) en de Vrije Universiteit Amsterdam, en sterrenkundigen van de Radboud Universiteit cruciale bijdragen geleverd aan de validatie van de meting, de data-analyse van deze zwaartekrachtgolven en de astrofysische interpretatie. 

Stan Bentvelsen, directeur van Nikhef, is enthousiast: “Met deze derde detectie kun je met recht zeggen dat onderzoek naar zwaartekrachtgolven resultaten oplevert. Ook deze detectie is spectaculair en we kunnen er veel van leren. In de komende jaren is de uitdaging om de gevoeligheid van de apparatuur verder te laten toenemen zodat we deze processen vaker kunnen zien en langer kunnen volgen.”

Persbericht Nikhef
Radboud Universiteit 
LIGO