Voorstelling van samensmeltende zwarte gaten. Credit: SXS
Wetenschappers hebben tot nu toe vijf keer zwaartekrachtgolven ontdekt, passerende rimpels in de ruimtetijd, die in vier gevallen ontstaan waren voor botsende en samensmeltende zwarte gaten en één keer door samensmeltende neutronensterren. In een studie die vandaag in het blad Nature Astronomy gepubliceerd werd (en die hier volledig te lezen is) komen sterrenkundigen tot een voorspelling: binnen tien jaar heeft men de zwaartekrachtgolven gedetecteerd van botsende superzware zwarte gaten, van zwarte gaten die honderden miljoenen tot enkele miljarden keren zo zwaar als de zon zijn en die zich bevinden in de kernen van sterrenstelsels. De bronnen van de vijf gedetecteerde zwaartekrachtgolven waren allemaal stellair, dat wil zeggen dat het zwarte gaten of neutronensterren betrof die ooit een zware, maar gewone ster waren geweest, hooguit tientallen keren zo zwaar als de zon. Net zoals paren van dergelijke zwarte gaten of neutronensterren om elkaar heen kunnen draaien en uiteindelijk samensmelten, zo kunnen de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels dat ook, als sterrenstelsels dicht bijeen elkaar in een gravitationele greep houden en geleidelijk dichterbij komen. Probleem is alleen dat een detector zoals het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dergelijke zwaartekrachtsgolven niet kan zien, omdat hun frekwentie veel te laag is.
Het Sombrerostelsel, één van de sterrenstelsels waarvan de zwaartekrachtgolven van botsende superzware zwarte gaten zou kunnen worden waargenomen. Credit: NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Om die te kunnen waarnemen is een andere techniek vereist en die denkt men komende jaren te kunnen toepassen, namelijk door het waarnemen van pulsars in een zogeheten Pulsar Timing Array. (PTA’s) Pulsars zijn zeer snel ronddraaiende neutronensterren, die naar twee kanten een bundel radiostraling uitzenden, waarvan er eentje naar de aarde is gericht. Omdat pulsars zeer snel ronddraaien en hun periode zeer constant en nauwkeurig te meten is kunnen ze uitstekend gebruikt worden als kosmische klokken. Met drie PTA’s worden tal van pulsars continu in de gaten gehouden, te weten de Parkes Pulsar Timing Array in Australia, de North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves en tenslotte de European Pulsar Timing Array.
Voorstelling van pulsars, die informatie opleveren over passerende zwaartekrachtgolven. Credit: ESA/NASA
Komende jaren denkt men laagfrekwente (‘nanohertz’) zwaartekrachtgolven van om elkaar draaiende superzware zwarte gaten te kunnen detecteren en wel doordat deze zorgen voor een continue verandering van de periode van de pulsars. Onderzoek van de sterrenkundigen aan 5000 sterrenstelsels, die in de periode tussen 1997 en 2001 werden bestudeerd in het kader van de 2 Micron All-Sky Survey (2MASS) laat zien dat van die stelsels er negentig zijn die in hun kern binaire superzware zwarte gaten hebben wiens zwaartekrachtgolven kunnen worden gedetecteerd. Bron: NASA.
