Hoe Einstein’s zwaartekrachtsgolven vanmiddag in Amsterdam landden

Het is inmiddels wereldnieuws: LIGO heeft zwaartekrachtsgolven van botsende zwarte gaten ontdekt. CNN, Reuters, NOS-Journaal, De Wereld Draait Door, Astroblogs, BBC, allen meldden vanmiddag het nieuws over deze ontdekking, waarmee opnieuw Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie werd bevestigd. Astrobloggers Paul Bakker en ik waren aanwezig bij de persbijeenkomst in het NIKHEF Instituut op het Amsterdamse Science Park, waar men een live verbinding had met de twee persconferenties die 16.30 uur gelijktijdig werden gehouden, de ene in Washington, de ander in Cascina (Pisa, Italië). Paul en ik kwamen exact 16.30 uur binnen en de grote congreshal zat barstensvol met studenten, wetenschappers, collega-journalisten en ander volk – de voorste rij die speciaal voor de pers was die was onbereikbaar voor ons. Wij togen daarom naar een zaaltje er naast, waar ook een live verbinding was met Italië. Nou ja, het woord ‘verbinding’ is wat al te stellig, want er was om de haverklap sprake van een herhaling van de livestream, waardoor we even het idee hadden dat we een unieke ’timeloop’ meemaakten. Terug in de grote zaal sloten we achteraan om nog wat op te vangen van de presentaties aldaar en daar kregen we veel te horen over de ontdekking van GW150914, zoals de bron van de zwaartekrachtsgolven wordt genoemd.

De Advanced LIGO detector bleek de signalen al op 14 september 2015 te hebben gedetecteerd, om 09:50:45 uur UTC, kort nadat de detector was begonnen aan run 01. Niemand had verwacht zo snel al iets uit het heelal op te vangen, zeker niet omdat de Advanced LIGO nog niet eens op volle sterkte is. Toch kwam met een verschil van 10 milliseconde een signaal binnen bij de twee enorme L-vormige detectoren in Livingston, Louisiana en Hanford, Washington in de VS – het verschil komt doordat de ene detector iets dichterbij de bron staat dan de ander. De oorzaak van het signaal bleek uit dit gebied aan de hemel te komen:

Een enorm groot gebied, bij elkaar zo’n 590 vierkante graad aan de hemel. Dat gebied is veel te groot om een bepaald sterrenstelsel als bron aan te wijzen. Als na de zomervakantie de Italiaanse VIRGO detector aan de Advanced LIGO detector wordt verbonden wordt de resolutie veel groter en kunnen bronnen veel nauwkeuriger worden gedetecteerd.

Wat veel beter kon worden vastgesteld dan de locatie was de aard van de bron van de zwaartekrachtsgolven. Dat bleken twee zwarte gaten te zijn die zeer snel rond elkaar draaiden en die op een gegeven moment botsten en samensmolten. Helemaal bovenaan zie je het signaal dat door de twee detectoren werd waargenomen, daaronder een combinatie van dit signaal met de theoretische voorspelling op basis van Einstein’s relativiteitstheorie – de match is perfect! Het gaat om de botsing van twee zeer zware zwarte gaten, de ene 36 zonsmassa’s en de ander 29 zonsmassa’s zwaar. Bij de botsing en daaropvolgende samensmelting zou in enkele minuten maar liefst drie zonsmassa aan zwaartekrachtsgolven zijn weggestraald, golven met een frequentie oplopend van 35 tot 250 Hz. De massa’s kloppen precies met hetgeen ik vorige week blogde, de frequentie is iets lager.

De twee zwarte gaten draaiden met ongeveer de halve lichtsnelheid om elkaar heen en tot 0,2 seconden (!) voor de samensmelting kwam het signaal van de uitgezonden zwaartekrachtsgolven niet boven de ruis uit van de Advanced LIGO. Pas vanaf 0,2 seconden kwam het signaal boven die ruis uit en was het karakteristieke ‘chirp signaal’ te zien, een signaal dat door de computers van LIGO al drie minuten na 09:50:45 uur UTC op die historische 14e september 2015 werd opgemerkt. Toen was dus al bemerkt dat men iets opmerkelijks had gezien. Hieronder een video, waarin we het chirp signaal zien én horen.

In alle roddels afgelopen maand over de ontdekking is sprake van DRIE gebeurtenissen. Het grote nieuws over vandaag gaat over slechts één gebeurtenis, die golf die de aarde op 14 september 2015 passeerde. Zaten we er dan naast men onze voorspelling? Nee geenszins! We spraken vanmiddag een medewerker van het NIKHEF en die vertelde ons dat de gebeurtenis van die 14e september 2015 zat in de eerste ruwe dataset van 16 dagen van Advanced LIGO. Dí­e dataset is nu compleet geanalyseerd en dat heeft deze ene vondst opgeleverd. Maar de twee andere gebeurtenissen, welke ergens vóór 28 december vorig jaar moeten zijn gedetecteerd, zitten nog in de sets met ruwe data die nog niet geanalyseerd zijn. Grote kans dus dat als die data verwerkt is we opnieuw te horen krijgen dat de Advanced LIGO zwaartekrachtsgolven heeft waargenomen. 😀

Afijn, na de presentaties en het grote applaus gingen de wetenschappers en persmensen naar een ander gebouw, waar drankjes en hapjes klaar stonden om de ontdekking te vieren en om eventueel vragen te stellen. Ik zal daar nog wel later op terug komen. Ik sluit af met een video (hierboven te zien), waarin je een impressie krijgt van de twee samensmeltende zwarte gaten. Oh ja en met hét wetenschappelijke artikel over de ontdekking – Nobelprijs-proof:

Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger

B.Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)

Phys. Rev. Lett. 116, 061102 – Published 11 February 2016

Ik moet het zelf ook nog allemaal even laten bezinken. Wordt vast en zeker vervolgd. 🙂