20 oktober 2018

Fermi zag 0,4 seconden na LIGO’s zwaartekrachtgolf GW150914 een gamma-uitbarsting!

We zijn nog maar net bekomen van het nieuws van afgelopen donderdag dat men met de Advanced LIGO detector in de VS zwaartekrachtsgolven heeft ontdekt of er is aanvullend nieuws hierover: uit dit wetenschappelijke artikel blijkt dat de Amerikaanse Fermi ruimtesatelliet 0,4 seconden nadat LIGO op 14 september 2015 om 09:50:45 uur UTC de zwaartekrachtsgolven detecteerde een uitbarsting in gammastraling zag. Het gaat om een uitbarsting die één seconde duurde en die een energie van meer dan 50 KeV had. Per dag wordt ongeveer één gamma-uitbarsting gedetecteerd en Fermi doet dat door met z’n Gamma-ray Burst Monitor (GBM) continu 70% van de hemel in de gaten te houden. De kans dat de twee gebeurtenissen – de gamma-uitbarsting genaamd GW150914-GBM en de zwaartekrachtsgolf GW150914 – niet aan elkaar verbonden zijn en per toeval kort na elkaar plaatsvonden is uiterst klein. Ook valt het gebied waarin de gamma-uitbarsting plaatsvond (hierboven rechts te zien) en dat van de zwaartekrachtsgolf (links) goed samen. Het gebied aan de hemel waar GW150914 plaatsvond wordt door de combinatie met de Fermi gegevens gereduceerd van 601 tot 199 vierkante graad.

De door Fermi GBM waargenomen uitbarsting in gammastraling – de tijd is t.o.v. de zwaartekrachtsgolf GW150914 (credit: V. Connaughton et al)

Het lijkt er dus naar uit te zien dat de twee gebeurtenissen daarom dezelfde bron hebben en dat er bij de samensmelting van de twee zwarte gaten naast zwaartekrachtsgolven ook hoogenergetische fotonen in de vorm van gammastraling werden uitgezonden. Dat laatste is opmerkelijk, want volgens de gangbare modellen hebben stellaire zwarte gaten in tegenstelling tot hun superzware collega’s in de centra van sterrenstelsels géén omhullende accretieschijf. En zonder zo’n schijf is er geen gas in de buurt van het zwarte gat, dat verhit kan worden tot het gammastraling uitzendt. Kennelijk bevatten de twee botsende en samensmeltende zwarte gaten van GW150914 wél een accretieschijf en had die een uitbarsting. Modellen van stellaire zwarte gaten moeten dus opnieuw bekeken worden. Schattingen zijn dat de energie van de zwaartekrachtsgolf zo’n 10^48 watt was en van de gamma-uitbarsting 2 x 10^42 watt, dus pakweg één miljoenste deel van de energie van de zwaartekrachtsgolf ging zitten in de verhitting van het aanwezige gas en de daaropvolgende uitbarsting van gammastraling.

oorstelling van twee samensmeltende zwarte gaten met omringende accretieschijven (credit: NASA).

Eén van de interessante gevolgtrekkingen van deze waarneming door LIGO én Fermi is dat de zwaartekrachtsgolven en gammastralen een weg van 1,3 miljard lichtjaar hebben afgelegd en dat ze met een verschil van slechts 0,4 seconden bij de aarde aankwamen. Wie twijfelde of zwaartekrachtsgolven met de lichtsnelheid reizen is hiermee voorgoed genezen. Tweede gevolgtrekking: hier en daar wordt in kringen getwijfeld aan de waarneming van LIGO van zwaartekrachtsgolven en wordt geroepen dat het slechts seismische activiteit was, die de aarde bij de twee detectoren van LIGO gelijktijdig deed trillen. Ook deze mensen zijn (hopelijk) genezen van de twijfel. 😀 Tip voor dit nieuws kwam van Tristan du Pree, waarvoor dank! Bron: The Reference Frame + Koberlein op Forbes.

Reacties

  1. Eerst zelf melden dat Modellen van stellaire zwarte gaten moeten dus opnieuw bekeken moeten worden omdat e.e.a. niet is zoals verwacht en daarna mensen met twijfels ziek verklaren!

    • Tsja, het is een tikkeltje zwaar uitgedrukt geef ik toe. Ik spreek overigens van twijfels, da’s geen ziekte hoor. Maar zo werkt wetenschap: op basis van waarnemingen zoals deze kom je tot nieuwe inzichten en daarmee tot vernieuwde en betere modellen. Na de bekendmaking van de LIGO ontdekking kwam vanuit EU-kringen kritiek dat LIGO slechts seismische activiteit had gemeten. Dat beeld kan nu in de prullenbak.

  2. Wow, dus toch!!! Dit is het mooiste bewijs dat je je maar kan voorstellen. Ik begrijp werkelijk niet dat dit niet in het artikel van Abbott c.s. is meegenomen, ze moeten ervan geweten hebben! Leuk dat die gravitatiegolven sneller gaan dan het licht, om het maar even anders te formuleren 😉

    • Op zich wel iets bijzonders: er is iets dat eerder aankwam dan het licht, namelijk de zwaartekrachtsgolven. Al zou het natuurlijk kunnen zijn dan de gamma-uitbarsting iets meer tijd nodig had om te worden geproduceerd na de samensmelting van de twee zwarte gaten.

  3. Ik krijg sterk de indruk dat de 2 black holes verschillende “bloedgroepen” hadden en er wat up en down quarks zijn getransformeerd. Dan krijg je inderdaad wat straling zoals je ook bij beta decay krijgt, elektronen en neutrino´s. Niemand gelooft toch dat er op 0.4 sec van het event zich gewone materie kon bevinden? Nu nog de neutrino detecties en de energiespectra erbij!

  4. Wat er nu moet gebeuren, is het opvoeren van de gevoeligheid van dergelijke apparatuur. Als je alleen maar botsenden zwarte-gaten (hoe interessant ook) kunt meten zou dat erg jammer zijn.
    Misschien in de ruimte?

    • Ja klopt, de gevoeligheid moet omhoog. Dat gebeurt op aarde (dit jaar wordt VIRGO in Italië verbonden aan LIGO), maar ook in de ruimte (vorig jaar is de Lisa Pathfinder gelanceerd, die de weg effent voor de grote eLisa detector in de ruimte). Detectors op aarde gaan sneller vooruit dan die in de ruimte.

  5. Watt is geen energie, maar vermogen!

  6. Wat denken jullie van een LIGO detector in de ruimte ? Ik stel me zo voor, 3 satellieten die in een geostationaire baan en in formatie om de aarde draaien. Twee satellieten in dezelfde baan, de derde zon’ 4 km verderop, loodrecht daarop (om een vergelijkbare driehoeksfiguur te realiseren als de LIGO detector). Voorzie deze satellieten van de juiste lasers, spiegels en andere optiek, en voila, je kunt trillingsvrij eindeloos meten. Verstoringen door eventueel passerend ruimtepuin filter je weg door meerdere lasers naast elkaar te gebruiken. Wellicht zie ik nog wat struikelblokjes over het hoofd, maar zou dit haalbaar zijn ? Zo ja, subsidie aanvragen of een crowd-funding projectje starten en gaan. Ik kan niet wachten ;-).

    • Ad, daar zijn ze al mee bezig. Vorig jaar is de LISA Pathfinder gelanceerd, die al gaat experimenteren met het meten van zwaartekrachtsgolven in de ruimte. En hij is de wegbereider van eLISA , die het echte werk op dit terrein moet gaan doen.

  7. Zou zo’n gebeurtenis nog van invloed zijn op de uitstoot van hawkingstraling? Hawkingstraling kan onstaan doordat het virtuele deeltjes paar energie opdoet van het zwarte gat, dit zou dan gravititionele energie zijn, en met de creatie van zwaartekrachtsgolven komt wel heel veel van deze gravititionele energie vrij, ik kan me voorstellen dat dit dan ook een hoeveelheid hawkingstraling genereert.

    @Ad
    Ik neem aan dat je (e)LISA wel een voorbij heb zien komen, niet die ene vrouw maar (Evolved) Laser Interferometer Space Antenna (eLISA), oftewel de zwaartekrachtgolfdetector in de ruimte.

    https://www.astroblogs.nl/?s=lisa
    https://en.wikipedia.org/wiki/Evolved_Laser_Interferometer_Space_Antenna

    • Cool, ik kon me ook al niet voorstellen dat niemand zoiets al heeft kunnen bedenken. (e)LISA kende ik wel, maar ‘k had nog niet zo heel direkt een link met de (mooie ;-)) benen van LIGO gelegd

      • Nee, je idee is helaas niet uniek, daar is men al wat jaartjes mee bezig. 🙂

        Door al dit nieuws kwam ik bij tweakers nog de Einstein telescoop tegen, dat is een ondergrondse detector zoals ligo/virgo, dus mocht je met dat idee komen… ook weer helaas. 😀 Onder de grond heeft men minder last van straling en dus ruis en zou de detector beter z’n werk moeten kunnen doen. Op tweakers stond zelfs dat er een kleine kans is dat die in nederland gebouwd wordt gezien limburg als mogelijke lokatie is genoemd. Dat zou wel leuk zijn!
        https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_Telescope

  8. Zou de vertraging van 0,4 seconde niet verklaard kunnen worden door het zwaartekrachtlenseffect? Over een afstand van 1,3 miljard lichtjaar is het voor te stellen dat er één of meerdere (zware) sterrenstelsels op die weg liggen, waar het licht (of de gammastralen in dit geval) omheen buigt, waardoor er een (iets) langere weg afgelegd wordt dan de zwaartekrachtgolf.
    Hier beter uitgelegd (vanaf 1:03:00): https://youtu.be/argR2U15w-M?t=3785

    Waarbij ik me tegelijk afvraag, worden zwaartekrachtgolven beïnvloedt door zwaartekrachtlenzen, die onderweg hun pad kruisen? In dit geval gaat bovenstaand verhaal wellicht juist niet op.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.