15 december 2017

LIGO heeft voor de derde keer zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, GW170104

Credit afbeelding: American Physical Society

Jawel, drie keer is scheepsrecht. Voor de derde keer heeft de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, minieme golven in de ruimtetijd, die veroorzaakt zijn door een botsing van zwarte gaten in het heelal. Op 4 januari van dit jaar om 11:11:58,6 uur Nederlandse tijd detecteerden de twee detectoren van LIGO, eerst die in Hanford, Washington (VS) en drie milliseconde later de 3.000 kilometer verder weg in Livingston, Louisiana (VS) gelegen detector, een signaal in de laserstralen. Dat signaal bleek een passerende zwaartekrachtsgolf te zijn, die ontstond door de botsing van twee zwarte gaten drie miljard lichtjaar (880 Mpc) van ons vandaan. Het ene zwarte gat was 31 keer zo zwaar als de zon, de andere 20 keer zo zwaar. Hieronder een simulatie van de samensmeltende zwarte gaten en het signaal dat ze uitzonden.

Het gemeten signaal duurde slechts 2/10e van een seconde en in die tijd draaiden de twee zwarte gaten zes keer om elkaar heen, alvorens samen te smelten tot één zwart gat van 49 zonsmassa. In die fractie van een seconde werd twee zonsmassa aan zwaartekrachtsgolven de ruimte in geslingerd, golven die drie miljard jaar later de aarde met daarop de LIGO detectoren passeerden. Hieronder de grafiek met de gemeten signalen door de twee detectoren.

Credit: American Physical Society

Uit de metingen bleek dat dat de rotatie-assen van de twee zwarte gaten niet dezelfde oriëntatie hadden, zoals je ook ziet aan de impressie bovenaan de blog. De rotatieas van één van de zwarte gaten week af van de gemiddelde banen die de twee zwarte gaten om elkaar hadden. Mogelijk waren de twee sterren, waaruit de zwarte gaten ontstaan zijn, niet als dubbelster ontstaan, maar zijn ze op de een of andere manier op een gegeven moment bij elkaar gekomen, door een zogeheten ‘dynamical capture’. De nieuwe onderzoeksresultaten worden binnenkort gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Lettershier het gehele artikel.

Met GW170104 (de naam verwijst naar de datum waarop de GW, gravitional wave, is ontdekt) zijn nu drie zwaartekrachtsgolven ontdekt. De eerdere waren GW150914 (1,3 miljard lichtjaar van ons vandaan) en GW151226 (1,4 miljard lichtjaar). Ook is er een kandidaat-golf ontdekt, die niet de vereiste betrouwbaarheid had om tot ontdekking te worden uitgeroepen, LVT151012. Hieronder een tweet van @LIGO met daarop de zones aan de hemel, waar de zwaartekrachtsgolven vandaan kwamen.

Links de daadwerkelijke zones aan de hemel, rechts de zones die ze zouden hebben als ook de Europese Virgo detector aangesloten is aan LIGO en de resolutie een stuk groter is. Dán kan men beter meten waar het signaal precies vandaan komt. Alle vier de keren ging het om zwaartekrachtsgolven die ontstonden door het botsen en samensmelten van een paar zwarte gaten. Hier de massa’s van die zwarte gaten:

Bron: MIT.

Reacties

  1. Wybren de Jong zegt:

    Wow, dat ze zelfs 3 miljard lichtjaar ver weg zoiets kunnen waarnemen!

  2. Paul BakkerPaul Bakker zegt:

    Het is toch mooi dat uit deze twee zwarte gaten, waar niets uit wordt geacht te kunnen ontsnappen, 2 zonsmassa’s aan de de rest van het heelal werden teruggegeven.

  3. Ik denk dat tussen de enorme massa´s van aarde en maan het signaal nog veel groter moet zijn. Met een slimme truc moet dit vast wel uit de onderlinge bewegingen te differentiëren zijn als afwijkingen in het doppler signaal als je er een laser of radiosignaal op laat reflecteren.

    • De zwaartekrachtsgolf raast met de lichtsnelheid dwars door aarde en maan heen. De amplitude van de golf is veel te klein om vanaf de aarde waar te nemen. Gooi een druppel water in het IJsselmeer. De stijging van het niveau van het gehele IJsselmeer door deze druppel is vergelijkbaar met die amplitude, onmogelijk om uit de onderlinge bewegingen van aarde en maan waar te nemen.

Laat wat van je horen

*