Een nieuw signaal dat door LIGO / Virgo wordt gedetecteerd, is mogelijk de zogenaamde 'heilige graal' van de astrofysica: de samensmelting van een neutronenster en een zwart gat. Ze hebben ontdekt dat paren zwarte gaten samensmelten en paren neutronensterren samensmelten, maar tot nu toe geen neutronenster-zwart gatenpaar.
"Ik denk dat we een venster op het universum openen."
Dave Reitze, uitvoerend directeur van Ligo
Zwaartekrachtgolven zijn extreem zwakke rimpelingen in de ruimtetijd veroorzaakt door rampzalige gebeurtenissen in het universum. Er zijn grote hoeveelheden objecten nodig om deze golven te creëren: zwarte gaten en neutronensterren. Ofwel twee zwarte gaten versmelten, ofwel twee neutronensterren versmelten. Beide zijn gedetecteerd, maar een derde mogelijkheid, een samensmelting van neutronen en zwart gat, kan ook zwaartekrachtsgolven veroorzaken. Maar tot nu toe, als dit een blijkt te zijn, zijn er geen neutronzwarte gatengebeurtenissen gevonden.
De ontdekking van de eerste zwaartekrachtsgolven werd in februari 2016 aangekondigd door LIGO en Virgo. Destijds zei Dave Reitze, uitvoerend directeur van LIGO: "Ik denk dat we een venster op het universum openen." Nou, een paar jaar later lijkt het erop dat hij gelijk had.
LIGO is de laserinterferometer en het zwaartekrachtsgolfobservatorium en sinds de eerste ontdekking in 2016 (het werd daadwerkelijk ontdekt in 2015 en aangekondigd in 2016) hebben LIGO en Maagd, de detector van het Europese zwaartekrachtobservatorium in Italië, nog meer zwaartekrachtgolven ontdekt .
De eerste golf werd veroorzaakt door het samengaan van twee zwarte gaten. Sinds die eerste hebben ze tien van dergelijke fusies ontdekt. In feite berekenen wetenschappers dat er in ons universum ongeveer eens in de 15 minuten een binaire fusie van zwart gaten plaatsvindt. Niet echt zeldzaam, als je eenmaal de middelen hebt om ze te detecteren.
De samenwerking tussen LIGO en Virgo heeft ook neutronensterneutronensterfusies gedetecteerd, een andere bron van zwaartekrachtgolven. Ze hebben nu twee van dergelijke fusies ontdekt. Echter, met slechts twee van hen tot nu toe gedetecteerd, is hun frequentie moeilijk te bevestigen.
Maar deze laatste detectie, als het een fusie van neutronen en zwart gaten blijkt te zijn, zou ons begrip van gravitatiegolven, hoe ze zich kunnen vormen, kunnen vergroten en wetenschappers een kijkje kunnen geven in de mysterieuze neutronenster.
Deze nieuw gedetecteerde gebeurtenis heeft een naam: # S190426c. In deze database kunt u alle wetenschappelijke gegevens bekijken.
Er is nog geen officiële bevestiging van de bron van deze nieuwste zwaartekrachtsgolf. Maar in een LIGO Twitter-thread (je volgt LIGO op Twitter, toch?), Vertelt astrofysicus Christopher Berry over de betekenis van de detectie en beantwoordt hij een paar vragen.
Waarnemingscentra over de hele wereld zullen hopelijk hun 'kijkers' trainen op de bron van deze golven en proberen er meer over te leren. Het idee is om elektromagnetische golven te matchen met de zwaartekrachtsgolven om de bron te verduidelijken. Een van de organisaties die zich toelegt op het volgen van waarnemingen van voorbijgaande gebeurtenissen zoals zwaartekrachtgolven is GROEI (Global Relay of Observatories Watching Transient events Happen.)
GROWTH is een Caltech-programma waaraan 13 universiteiten en instellingen in acht landen deelnemen. GROWTH volgde de detectie van # S190426c en richtte een telescoop in India op de bron van de golven. GROWTH wordt geleid door astrofysicus Mansi Kasliwal, en in een interview met Scientific American zei Kasliwal: "Als het weer meewerkt, denk ik dat we binnen 24 uur dekking zouden moeten hebben op bijna de hele luchtkaart."
Als het een fusie van een zwart gat met een neutronenster blijkt te zijn, dan wordt het echt spannend. Het intrigerende deel van deze potentiële fusie is wat astrofysici kunnen leren over neutronensterren.
Natuurlijk zijn zwarte gaten en neutronensterren beide eindtoestanden voor bepaalde soorten sterren. Theorie laat zien dat neutronensterren bijna geheel uit neutronen bestaan. Maar de verhouding en de details zijn niet bekend, deels omdat ze zo moeilijk te observeren zijn.
Maar als deze laatste detectie de ongrijpbare fusie van neutronenster en zwart gat blijkt te zijn, zou dit een unieke kans kunnen zijn. Allereerst zou het bevestigen dat dit soort fusies plaatsvinden. Maar het zou ook een kans zijn om de neutronenster te 'zien'. Hier is hoe.
In een zwart gat-zwart gat of fusie van neutronenster-neutronensterren staan de objecten in massa dicht bij elkaar. Maar bij een fusie tussen een ster en een zwart gat van een neutron is het zwarte gat veel groter. Dus de twee objecten zouden anders om elkaar heen draaien.
Het veel grotere zwarte gat zou de ruimtetijd vervormen en de minder zware neutronenster in een cirkelvormige baan sturen in plaats van in een langgerekte baan die typisch is voor binaire systemen. Naarmate de neutronenster steeds dichter bij het zwarte gat kwam, zou hij uit elkaar worden gescheurd en zouden elektromagnetische waarnemingen een glimp geven van de toestand van de materie in de neutronenster. En wie wil dat nou niet weten?
De partnerfaciliteit van LIGO is Virgo, de detector van de European Gravity Observatory in Italië. Na enige stilstand is het paar begonnen met een nieuwe waarnemingsrun die loopt van 1 april van dit jaar tot april 2020. Tot dusver is het partnerschap succesvol geweest en heeft het meerdere fusies van zwarte gaten en fusies van neutronensterren gedetecteerd.
Als dit een echte fusie van neutronenster en zwart gat blijkt te zijn, verwacht er in de nabije toekomst nog veel meer over te horen.
