Voor de vierde keer is botsing van zwarte gaten gemeten met zwaartekrachtgolven

Zwaartekrachtgolven

Na de eerste detectie van een zwaartekrachtgolf vorig jaar februari, is al weer de vierde gemeten. Het is de eerste meting waaraan ook de Europese Virgo-detector een bijdrage leverde.

Simulatie van de botsing van twee zwarte gaten en de rimpelingen (in rood) die die veroorzaakt in de ruimtetijd. Illustratie Henze / NASA

Er is weer een zwaartekrachtgolf gedetecteerd. Vorig jaar sloeg in februari de eerste detectie van een zwaartekrachtgolf in als een bom: pas 100 jaar na de voorspelling door Albert Einstein werd zo’n trilling van de ruimtetijd daadwerkelijke gemeten. En nu is al weer de vierde gemeten, sinds de Amerikaanse LIGO Scientific Collaboration in september 2015 zijn detectoren aanzette. Het is de eerste meting waaraan ook de Europese Virgo-detector een bijdrage heeft geleverd. Zwaartekrachtsgolven zijn (moeilijk meetbare) minuscule vibraties van de ruimte die ontstaan door extreme gebeurtenissen in het heelal, zoals het botsen van zwarte gaten of neutronensterren. Deze nieuwe ontdekking is geaccepteerd voor publicatie in Physical Review Letters.

Drie zonsmassa’s aan energie

De vierde detectie is woensdagavond bekend gemaakt. Net als de drie voorgaande is de gemeten trilling veroorzaakt door het botsen van twee zwarte gaten. De zwarte gaten hadden massa’s van ongeveer 25 en 31 keer die van de zon en stonden op een afstand van 1,8 miljard lichtjaar van de aarde. Ze smolten samen tot een zwart gat van ongeveer 53 zonsmassa’s. De overige massa is omgezet in zwaartekrachtgolfenergie. De afstand en massa’s zijn vergelijkbaar met die van de eerste zwaartekrachtsgolfdetectie in 2015.

Wat deze meting bijzonder maakt, is dat voor het eerst de Virgo detector in Cascina, vlakbij Pisa in Italië, meedeed. Op 14 augustus, slechts twee weken nadat de geüpgradede Advanced Virgo detector zich aansloot bij de zoektocht van LIGO, was het raak.

Tien keer nauwkeuriger

„Dankzij de meting met de drie detectoren kan het gebied waar deze golf ontstond tien keer nauwkeuriger bepaald worden dan mogelijk was met twee”, vertelt Chris Van Den Broeck van onderzoeksinstituut Nikhef in Amsterdam. Van Den Broeck is medevoorzitter van de LIGO-Virgo werkgroep voor het testen van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Voor botsende zwarte gaten is het niet zo belangrijk om dat gebied vast te stellen, omdat er weinig te zien is, vertelt hij. Maar als er botsingen tussen neutronensterren gemeten worden, is er wel iets te zien. „Dan kunnen we de positie doorgeven aan astronomen zodat ze met telescopen kunnen zoeken naar elektromagnetische straling.”

„Verder wisten we dankzij de eerste meting al dat de ruimtetijd kan trillen”, vertelt Van Den Broeck. „Met drie detectoren kunnen we nu ook gaan kijken in welke richting het trilt ten opzichte van de beweegrichting van de golf om zo voorspellingen van Einstein’s algemene relativiteitstheorie te testen.”