Credit: David Champion
De ontdekking van zwaartekrachtsgolven – zowel op indirecte wijze door Taylor en Hulse in 1974 als op directe wijze door Advanced LIGO in 2015 – heeft een ware hausse aan aandacht voor dit fenomeen veroorzaakt. Stephen Hawking spreekt al van een nieuw venster op het heelal, dat we met behulp van de zwaartekrachtsgolf-sterrenkunde krijgen. Eén van de manieren waarop we zwaartekrachtsgolven kunnen detecteren is die van het ‘Pulsar Web’ genaamd North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav). Dat netwerk van aan elkaar verbonden radiotelescopen is al in 2007 van start gegaan en doel is om met behulp van het waarnemen van milleseconde-pulsars passerende zwaartekrachtsgolven te detecteren. Het gaat daarbij om zwaartekrachtsgolven met lage frequentie, die afkomstig zijn van om elkaar draaiende superzware zwarte gaten, zwarte gaten die miljoenen of miljarden keren zo zwaar zijn als de twee stellaire zwarte gaten, die Advanced LIGO met GW150914 zag. Superzware zwarte gaten bevinden zich in de centra van sterrenstelsels en die stelsels kunnen door gravitationele interactie botsen en samengaan, hetgeen dan ook hun centrale zwarte gaten overkomt.
Impressie van een pulsar. Credit: NASA.
De pulsars die NANOGrav waarneemt zijn neutronensterren, compacte extreem dichte objecten van ongeveer een zonsmassa, die in een bol met een diameter van zo’n 20 km gepropt zitten en die bundels radiostraling uitzenden (zie afbeelding hierboven). Als zo’n bundel naar de aarde gericht is zien we de neutronenster als pulsar. Milliseconde-pulsars zijn een bijzondere klasse van pulsars, die per seconde honderden keren om hun as kunnen draaien. Sterrenkundigen gebruiken die pulsars als zeer nauwkeurige klok, de aankomsttijd van de afzonderlijke pulsen kan met een nauwkeurigheid van tien miljoenste van een seconde worden gemeten.
#LIGO's detection is in just one frequency of a new gravitational wave spectrum https://t.co/A7Np49uCFa pic.twitter.com/foCctVTSOS
— Astronomy Magazine (@AstronomyMag) February 11, 2016
Met NANOGrav worden momenteel 54 pulsars in de gaten gehouden. Mocht een zwaartekrachtsgolf passeren dan oscilleert de ruimtetijd een klein beetje en dat zal effect hebben op de aankomsttijden van de pulsen van de pulsars. Bij GW150914 duurde die passage slechts 0,2 seconden en liep de frequentie op van 35 naar 250 Hz, maar in het geval van superzware zwarte gaten die om elkaar draaien en nog niet samengesmolten zijn kan die passage maanden of jaren duren en daar zou het NANOGrav netwerk meer geschikt voor zijn, dan Advanced LIGO en de toekomstige eLISA satellieten. Probleem tot nu toe: NANOGrav is een netwerk dat voornamelijk in de VS werkt – de naam zegt ’t ook al – en dat slechts een deel van de hemel bestrijkt. Daarom wil men het netwerk uit gaan breiden naar Europa en Australië om het bereik te vergroten en daarmee de kans te vergroten om zwaartekrachtsgolven met lage frequentie te detecteren. Hieronder tenslotte nog een video over NANOGrav.
Bron: NASA/JPL.
