Artistieke weergave van een fusie van binaire neutronensterren.
(Afbeelding: © National Science Foundation / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet)
HONOLULU - Voor de tweede keer ooit heeft het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) twee ultradense stellaire resten gezien die bekend staan als neutronensterren die gewelddadig samen crashen. De zwaartekrachtsgolf gebeurtenis lijkt te zijn gegenereerd door bijzonder massieve entiteiten die de modellen van neutronensterren van astronomen uitdagen.
LIGO heeft geschiedenis geschreven twee en een half jaar geleden, toen het observatorium zijn eerste paar neutronensterren detecteerde - objecten ter grootte van een stad die achterbleven wanneer een gigantische ster sterft - die rond elkaar cirkelen en vervolgens samensmelten. Wanneer extreem zware objecten op deze manier ronddraaien en breken, creëren ze rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd, en LIGO is speciaal gebouwd om deze op te pakken.
Het nieuwe evenement werd waargenomen op 25 april 2019, tijdens de derde observatierun van LIGO, die nog loopt. Het LIGO-team heeft vastgesteld dat de totale massa van de neutronenster paar was 3,4 keer die van de zon van de aarde.
Telescopen hebben nog nooit een neutronensterpaar gezien met een gecombineerde massa die groter is dan 2,9 keer die van de zon.
"Dit is duidelijk zwaarder dan enig ander paar neutronensterren dat ooit is waargenomen", zei Katerina Chatziioannou, een astronoom bij het Flatiron Institute in New York City, tijdens een persconferentie maandag (6 januari) hier tijdens de 235e bijeenkomst van de American Astronomical Maatschappij in Honolulu.
Onderzoekers kunnen niet uitsluiten dat de fuserende entiteiten eigenlijk lichtgewicht waren zwarte gaten of een zwart gat in combinatie met een neutronenster, voegde ze eraan toe. Maar zwarte gaten met zo'n kleine gestalte zijn ook nog nooit eerder waargenomen.
Waarom vorige telescopen neutronensterparen niet konden detecteren, blijft deze massa een mysterie, zei Chatziioannou. Maar nu astronomen weten dat dergelijke beesten bestaan, is het aan theoretici om uit te leggen waarom deze objecten alleen in gravitatiegolfdetectoren lijken te verschijnen, zei ze. EEN papier met de bevindingen van haar team verschijnt in The Astrophysical Journal Letters.
Telkens wanneer LIGO een potentiële detectie detecteert, stuurt het observatorium een waarschuwing naar de bredere astronomische gemeenschap, en die onderzoekers trainen onmiddellijk beschikbare telescopen op de plek in de lucht die de faciliteiten identificeren in de hoop een elektromagnetische flits vast te leggen. Na LIGO's eerste identificatie van een fusie van neutronensterren, vertelde een uitbarsting van gammastraallicht aan wetenschappers dat de fusie plaatsvond in een oud sterrenstelsel op ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de aarde. Dit opende een tijdperk van multimessenger-astronomie, waarin onderzoekers toegang hebben tot veel informatiebronnen over hemelse gebeurtenissen.
Maar deze nieuw ontdekte gebeurtenis lijkt te hebben plaatsgevonden zonder een begeleidende zichtbare explosie. Tot dusver hebben geen andere teams een lichtflits gevonden die tegelijk met de fusie van neutronensterren uitbarstte.
Een reden hiervoor is dat van de drie operationele gravitatiegolfdetectoren ter wereld er slechts één - de LIGO-faciliteit in Livingston, Louisiana - het evenement kon spotten. Het observatorium van LIGO in Hanford, Washington was op dat moment tijdelijk offline, terwijl de Europese Maagd-detector, in de buurt van Pisa, Italië, niet gevoelig genoeg was om de zwakke zwaartekrachtgolven op te vangen, aldus onderzoekers.
Het LIGO-Virgo-netwerk gebruikt normaal gesproken de drie detectoren om elkaar te controleren om er zeker van te zijn dat een gebeurtenis echt is en om de gebeurtenis in de lucht te trianguleren en te lokaliseren. Dus met slechts één faciliteit was het beste dat wetenschappers konden vaststellen dat de fusie plaatsvond op meer dan 500 miljoen lichtjaar van de aarde in een gebied dat ongeveer een vijfde van de hemel beslaat.
Desalniettemin werken de drie faciliteiten al lang genoeg, zodat onderzoekers zelfs met slechts één detector nauwkeurig een vals signaal en een echt signaal kunnen onderscheiden. Het team begrijpt de bronnen van ruis goed genoeg dat het "ervan overtuigd is dat dit een echt signaal is van astrofysische oorsprong", zei Chatziioannou.
Toen de neutronensterren samensmolten, stortten ze in tot een zwart gat, en daarom suggereerde Chatziioannou dat het gigantische zwarte gat zo snel werd gecreëerd dat het alle uitgaande lichtflitsen opzoog, wat mogelijk het ontbreken van een zichtbaar onderdeel verklaart. Een andere mogelijkheid is dat elke energiestraal eenvoudig weg van de aarde was gericht toen deze uit het systeem schoot, zei ze.
Astronomen zullen de gebeurtenis blijven bestuderen, evenals de daaropvolgende gevallen van zwaartekrachtgolven. Over een paar weken komt er naar verwachting een nieuwe detector in Japan online, die wetenschappers helpt nog meer zwaartekrachtsgolven detecteren en lokaliseren.
- Epische gravitatiegolfdetectie: hoe wetenschappers het deden
- 'New Era' van astrofysica: waarom gravitatiegolven zo belangrijk zijn
- De geschiedenis en structuur van het heelal (Infographic)
