Nog even wat nabranders over GW150914

Het is vandaag ‘the day after the day before‘, de dag na de bekendmaking van de ontdekking van zwaartekrachtsgolven met de LIGO detector in de VS. In ongeveer een ziljoen mediaberichten heb ik over de ontdekking gelezen en de helft daarvan lezende heb ik enkele interessante dingetjes gezien. Daarnaast heb ik gisteren met collega-blogger Paul Bakker flink gediscussieerd over de ontdekking en dat heeft ook de nodige vragen opgeroepen. Vandaar een rijtje met wat ‘nabranders’ over GW150914, zoals de waarneming aan het samengesmolten zwart gat wordt genoemd – Gravitational Wave 150914, de datum 14 september 2015 in Engelse notatie.

1. Laten we beginnen met jullie kennis te laten maken met @iamGW150914, bij mijn weten het eerste twitteraccount van een zwaartekrachtsgolf van een zwart gat. Hier z’n eerste tweet. 😀
   Bekijk meer

   I am GW150914, the first gravitational wave detected on Earth by #LIGO on September 14, 2015. I was announced today! #gravitationalwaves

   @GW150914 (@iamgw150914) 11 februari 2016

2. Dan iets serieuzer: de ontdekking roept enkele vragen op. Eentje daarvan is bijvoorbeeld hoe het kan dat twee zwarte gaten, die samen 65 zonsmassa aan massa hebben in enkele seconden tijd drie zonsmassa kunnen verliezen in de vorm van weggestraalde zwaartekrachtsgolven. Dit roept de vraag op in welke staat de massa in zwarte gaten zich bevindt. Zit dat in een singulariteit dan hebben de twee samengesmolten singulariteiten dus in één klap bijna 5% van hun massa verloren. Hoe is dat in z’n werk gegaan? Hoe kan er überhaupt massa verdwijnen uit een zwart gat en wel in zulke grote hoeveelheden? [Update 22.10 uur] Ik zag zojuist al het eerste vakartikel voorbij komen over de interne structuur van een zwart gat op basis van de ontdekking van GW150914. Mmmm, waarom doet dit mij denken aan de Diphoton diarree?
   

   Impressie van botsende zwarte gaten. Credit: SXS/CC BY-NC 3.0.

3. Een andere vraag: kennelijk zijn er zwarte gaten die minstens 25 zonsmassa zwaar zijn en die ook nog eens bij elkaar in de buurt staan. Is dat volgens modellen van sterevolutie mogelijk? Zijn de afzonderlijke zwarte gaten ook het resultaat geweest van botsingen van lichtere zwarte gaten?
4. In alle geruchten voor gisteren was sprake van drie gebeurtenissen. De ontdekking van GW150914 betreft maar één gebeurtenis, maar zoals ik gisteren uitlegde zitten er nog twee gebeurtenissen in de nog niet geanalyseerde datasets. Maar da’s niet alles: vandaag begreep ik dat er niet drie gebeurtenissen zijn waargenomen, niet vier, niet vijf, niet zes, nee maar liefst zeven gebeurtenissen! In de eerste dataset van 16 waarneemdagen, die begon op 12 september en eindigde op 20 oktober 2015, was GW150914 de meest krachtige gebeurtenis. De daaropvolgende datasets moeten nog geanalyseerd worden. U hoort nog van ons! 😀
5. De allereerste die ontdekte dat LIGO ‘iets’ bijzonders had gezien was de Italiaanse 32 jarige student Marco Drago uit Padua, die vanaf z’n computer in het Albert Einstein Institute in Hannover (Duitsland) op afstand LIGO in de gaten hield. Hieronder zie je ‘m, de man die als eerste ter wereld een botsing van twee zwarte gaten aanschouwde.
   

   Credit: LIGO

6. Mocht je geïnteresseerd zijn in alle gegevens van GW150914, dan is er deze speciale pagina van het LIGO Open Science Center, speciaal voor de hardcore-fetisjisten van data. Succes met data-mining!
7. Gisteren liet ik jullie al een kaartje zien met het 590 vierkante graad grote gebied aan de hemel, waar GW150914 vandaan komt. Hieronder een iets nauwkeuriger plaatje, al blijft ’t behelpen. Pas als VIRGO in Italië dit jaar is aangesloten bij LIGO kan men met driehoeksmeting veel nauwkeuriger plaatsbepaling doen.
   

   Credit: LIGO

8. De plek waar GW150914 aan de hemel verscheen ligt aan de zuidelijke hemel. De gravitatiegolven drongen als eerste bij de zuidpool de aarde binnen, om 09:50:45 arriveerden ze bij de LIGO detector in Livingston, 6,9 milliseconde later arriveerden ze bij de LIGO detector in Hanford. Door dat tijdsverschil kon men ruwweg de positie aan de hemel bepalen.
9. Door de karakteristieken van de golfpatronen te bekijken kon worden uitgesloten dat er een andere bron dan botsende zwarte gaten is geweest. Zou GW150914 bijvoorbeeld door twee botsende neutronensterren of door een botsing van een zwart gat en een neutronenster zijn ontstaan, dan zou het golfpatroon een tikkeltje anders zijn geweest – iedere soort botsing heeft z’n karakteristieke golfpatroon.
   

   Credit: LIGO

10. De ontdekking van GW150914 heeft nog een nieuwtje opgeleverd en wel over het graviton, het hypothetische deeltje dat de drager van de zwaartekracht is. Men neemt aan dat het graviton zelf geen massa heeft, maar als dat wel zo zou zijn, dan zou het te zien zijn aan de manier waarop gravitatiegolven zich voortplanten: componenten van de golf met een kortere golflengte zouden dan sneller bewegen dan die met een langere golflengte. Doordat de zwaartekrachtsgolf anderhalf miljard jaar lang onderweg is geweest voordat hij de aarde bereikte, kunnen zelfs ontzettend kleine effecten van deze aard worden opgespoord. Op die manier kon worden afgeleid dat áls het graviton een massa heeft, deze niet groter kan zijn dan 1,2 x 10-22 eV, oftewel 10-58 kg.
11. En ja hoor, de Algemene Relativiteitstheorie is opnieuw bevestigd met de ontdekking van GW150914. In dit vakartikel kan je er alles over lezen.
12. Nog één video om te laten zien hoe LIGO precies de passerende zwaartekrachtsgolf heeft kunnen waarnemen. Goed kijken hoe ‘ie dit huzarenstukje heeft kunnen flikken, honderd jaar na de voorspelling door Albert Einstein van het bestaan van zwaartekrachtsgolven.
13. De hoeveelheid energie die door GW150914 in de vorm van zwaartekrachtsgolven in korte tijd is weggestraald was enorm:
    

    “During the second before these giants merged, the energy released in gravitational waves from the system was 10 times greater that the energy released by all the stars in the observable universe!” Astrobites.

14. Er zijn op het moment van de passage van de zwaartekrachtsgolf géén neutrino’s gedetecteerd door de IceCube in de Zuidpool en Antares (straks: KM3NeT) in de Middellandse Zee. Volgens dit bericht keken deze twee detectors al snel na de ‘GW Alert’ naar mogelijke doorkomst van neutrino’s, maar die werden niet gezien. Over de in aanbouw zijnde KM3NeT detector zal ik later nog wel bloggen, want Paul en ik hebben gisteren een kijkje in de keuken mogen nemen van deze Europese neutrino-detector. Wordt vervolgd!
15. [Update 22.30 uur] Ik zie dat er inmiddels al 11 wetenschappelijke artikelen zijn gewijd aan GW150914. Een echte GW-diarree. 😀