Componenten van neutronendubbelster botsen nogal eens

Goed nieuws voor jagers op zwaartekrachtsgolven. Deze week schrijft een internationaal team astronomen in Nature (4 dec) dat de kans op een botsing van beide componenten van een neutronendubbelster een factor tien hoger ligt dan tot nu toe werd gedacht. De nieuwe schatting betekent dat de huidige (eerste) generatie detectoren van zwaartekrachtsgolven om de één à twee jaar een signaal van op elkaar klappende neutronensterren tegemoet kan zien.

De astronomen baseren hun aangepaste schatting op de ontdekking van een zeer uitzonderlijke pulsar, naar zijn coördinaten aan de hemelbol PSR J0737-3039 gedoopt. Een pulsar is een snel om zijn as draaiende neutronenster. Die ontstaat tijdens een supernova-explosie, waarbij een opgebrande ster zijn buitenmantel met kosmisch geweld van zich afstoot, terwijl de kern door toedoen van de zwaartekracht ineenstort tot een uiterst compacte neutronenster (enkele zonsmassa's in een bol van niet meer dan enkele tientallen kilometers diameter) of een zwart gat.

PSR J0737-3039, zo bleek uit observaties door Australische radiotelescopen, draait in 22 milliseconde om zijn as en heeft een andere neutronenster als begeleider. Beide objecten draaien in 2,4 uur om elkaar heen, in excentrische banen. Bij zulke extreme omstandigheden zijn de zwaartekrachtsgolven die het dubbelneutronenstersysteem volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie uitzendt, substantieel. Het energieverlies van het systeem uit zich in naar elkaar toe spiraliserende neutronensterren, eindigend in een finale klap. In de laatste minuut loopt de frequentie waarmee beide sterren om elkaar heen draaien op van 30 naar 1000 keer per seconde, uitmondend in een `doodskreet' die voor aardse detectoren van zwaartekrachtsgolven `luid' genoeg klinkt om door te komen.

Uit de baangegevens van J0737-3039 is door de betrokken astronomen afgeleid dat dit slotakkoord nog 85 miljoen jaar op zich zal laten wachten. Dat is veel korter dan bij enige andere ons bekende neutronendubbelster. Uitgaande van het gegeven dat de Amerikaanse zwaartegolfdetector LIGO (laser interferometer gravitational wave observatory) tot 60 miljoen lichtjaar diep in het heelal reikt, is aan de hand van kosmische statistiek afgeleid dat per jaar één à twee waarneembare mergers te verwachten zijn. Buiten dit spektakel, aldus de Amsterdamse hoogleraar sterrenkunde Ed van den Heuvel in een commentaar in Nature, biedt J0737-3039 als geen ander kosmisch laboratorium de kans om met niet eerder vertroonde precisie Einsteins relativiteitstheorie op de proef te stellen.