19 januari 2021

Zwaartekrachtsgolven gezien van een mysterieus object dat in het ‘massagat’ valt

credit: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Op 14 augustus 2019 werden met de LIGO-Virgo detector zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, die in minder dan een seconde de aarde passeerden en die de drie detectoren (twee in de VS en eentje in Italië) heel eventjes deden ‘trillen’. Wat zwaartekrachtsgolf GW190814 veroorzaakte was een botsing 800 miljoen lichtjaar van ons vandaan van een zwart gat van 23 zonsmassa met een ander object, iets dat 2,6 keer zo zwaar als de zon was. Het resultaat van de botsing was een samensmelting van de twee objecten, een zwart gat van 25 zonsmassa – het verschil (0,6 zonsmassa) werd in een fractie van een seconde in de vorm van de zwaartekrachtgolven uitgezonden.

De waargenomen zwaartekrachtgolf GW190814. Het signaal was tien seconden te volgen. Credit: LIGO Collaboration.

Het verschil tussen het zwarte gat en het andere object was enorm: het scheelt een factor negen, het grootste verschil in massa ooit waargenomen door LIGO en Virgo. En de grote vraag is: wat was dat precies voor object was met dat zware zwarte gat samensmolt? Het valt namelijk met een massa van 2,6 zonsmassa precies in het zogeheten ‘massagat’ (Engels: Mass gap), het gat tussen de theoretische massalimieten van neutronensterren en zwarte gaten. Berekeningen laten namelijk zien dat neutronensterren maximaal 2,5 zonsmassa zwaar zijn en zwarte gaten minimaal 5 zonsmassa. De nu bekendste neutronenster is MSP J0740+6620, die 2,14 keer zo zwaar als de zon is.

Massa van alle objecten die gebotst zijn en samengesmolten tot een zwart gat en daarbij zwaartekrachtgolven hebben veroorzaakt. In het midden de plot van GE190814. Credit: LIGO-Virgo/ Frank Elavsky & Aaron Geller (Northwestern).

Bij GW190814 was dus een object betrokken dat iets zwaarder was dan de theoretische limiet voor neutronensterren. Grote vraag is dan natuurlijk: wat was dat mysterieuze object, een héél zware neutronenster, een héél licht zwart gat óf iets anders? Overigens heeft men op grond van de waarnemingen aan GW190814 óók de Hubble constante H0 gemeten en die kwam uit op 75 km/s/Mpc. Dat kunstje van de bepaling van H0 met behulp van zwaartekrachtsgolven hebben ze eerder ook al gedaan en wel bij GW170817, maar dat was een botsing van twee neutronensterren en daar kwam ook electromagnetische straling bij vrij, niet bij GW190814. Hier staat beschreven hoe ze dat bij GW190814 hebben gedaan. Hier het vakartikel over GW190814, verschenen in the Astrophysical Journal Letters. Bron: LIGO.

Comments

  1. Wiki: “De massa van quarksterren ligt tussen die van een neutronenster en een zwart gat in. Er is een beperkt aantal objecten in het heelal ontdekt, die mogelijk een quarkster zijn.” etc. Bron: http://www.nl.wikipedia.org/wiki/Quarkster

  2. Ja, quarksterren zou natuurlijk kunnen. Dat zou wel heel bijzonder zijn.

  3. Wat ik mij afvraag: Stel dat je een neutronenster van 2 zonnemassa’s hebt dan is de Schwarzschildstraal al bijna gelijk aan de straal van de neutronenster zelf, namelijk ongeveer 6 km. Dan zou je als je daar niet te ver van af bent de ster zelf nog kunnen zien.

    Een object van 4 zonnemassa’s heeft al een Schwarzschildstraal van 12 km. Veel groter dus dan het object zelf, want een neutronenster of quarkster wordt niet groter qua diameter naarmate ze meer massa hebben, eerder kleiner zelfs.

    Dus zelfs als een object van pakweg 2 tot 5 keer de massa van de zon nog niet ineengestort is tot een “singulariteit” (wat dat dan ook weer voor iets mag wezen….), dan nog zou de ster geen licht meer uitstralen, want licht kan immers niet meer ontsnappen van binnen die regio.

    Of zeg ik nu iets raars?

    • Zolang er geen zwart gat is dan is er ook geen daadwerkelijke Schwarzschildstraal. De aarde heeft een Schwarzschildstraal van 2 cm, maar zolang de aarde niet gepropt is in een volume met die straal is er ook geen daadwerkelijke Schwarzschildstraal. En dus kan licht gewoon ontsnappen.

      • Maar in geval van een object zwaarder dan 2,5 zonnemassa’s is een neutronenster altijd kleiner dan de Schwarzschildstraal.

        En valt daar dan dus binnen

        • Een object met een radius kleiner dan de radius van zijn event horizon (Schwarzschildstraal) is per definitie een zwart gat en geen neutronenster.

  4. Leo vuyk zegt

    Er moet dus een tweede soort zwart gat zijn dat niet via het supernova proces gaat, namelijk als zonnevlek black hole .

  5. Obelix zegt

    Is er dan een aanwijzing dat dat ‘geheimzinnige’ object van 2,6 Zonsmassa’s niet gewoon een ster van de hoofdreeks kan zijn? [ Spectraalklasse A(laag) of B(hoog) ] Is er bv onlangs nog naar deze positie gekeken en gezien dat daar (g)een ster stond?

    Het artikel meldt wel dat er in een paar seconden een Zwaartekrachtsgolf // door // de Aarde ging, maar was dat ook gelijk de eerste indicatie dat er wat zou gaan gebeuren (op het moment dat het gebeurde) of was er afgelopen jaren/ maanden of weken al eerder een ‘hint’ geweest… 😕

    Paul

    • Er is geen electromagnetische straling waargenomen bij deze gebeurtenissen. Was het een ster geweest die door het zwarte gat was verzwolgen, dan hadden we vast EM straling gedetecteerd.

      • Obelix zegt

        [ Dit is mij (nog) onbekend. 😉 ]

        Begrijp ik het goed als ik stel dat als er materie,
        – die bestaat uit chemische elementen in een Zwart Gat valt dat er dan EM-straling ontstaat,
        – als bv een klein Zwart Gat in een groter Zwart Gat valt, komt er geen EM-straling vrij? (Misschien wel juist omdat er geen elektronen beschikbaar zijn?)

        En daarom kan in dit geval de lichtere component geen gewone ster zijn?
        En iets als een Witte Dwerg (sowieso te licht) bestaat uit Koolstof en Zuurstof kan ook niet.

        Als het zo werkt is me dat duidelijk. 🙂

        Als Neutronensterren een massa hebben van maximaal 2,5 Sol
        en Zwarte Gaten een massa van minimaal 5 Sol hebben…
        … wat zou er volgens de berekeningen gebeuren als er 2 Neutronensterren met elkaar botsen, die elk een massa hebben van ca. 2 Sol?

        Ik neem aan dat de Heren Theoretici deze mogelijkheid ook wel zien aankomen, en elkaar met scherp geslepen potloden en toetsenborden in de gang achterna zitten? 🙂

        Groet, Paul

        • Obelix zegt

          Wat(!) er ontstaat als er twee Neutronensterren met elkaar botsen weet men misschien (nog) niet zeker, maar ik zie in het laatste diagram van deze (Astro-)blogs, dat zich iets dergelijks al wel tweemaal heeft voor gedaan.
          😉 🙂

          Paul

      • samensmeltingen van 2 zwarte gate geven sinds 3 uur geleden nu ook al EM straling af… het moet niet gekker worden. http://www.phys.org/news/2020-06-black-hole-collision.html

        • Wybren de Jong zegt

          Nico, ‘het moet niet gekker worden’ klinkt nogal denigrerend, alsof deze wetenschappers niet goed wijs zijn. Maar in het artikel op Phys.org dat jij linkt, wordt prima uitgelegd wat er aan de hand kan zijn. Dus dan klinkt het helemaal niet zo gek.

          • Ik heb er ook een blog aan gewijd. Het valt allemaal uit te leggen. 😀 https://www.astroblogs.nl/2020/06/25/mogelijk-is-een-botsing-van-zwarte-gaten-gezien-waarbij-licht-vrijkwam/

          • Sarcasme moet je wel herkennen @Wybren…Punt wat ik wil maken is dat de onzin van vandaag morgen de waarheid blijkt te zijn en in dit geval het omgekeerde, als je maar lang genoeg zoekt. Je krijgt dan het gevoel dat je steeds op het verkeerde been wordt gezet door theoretici die mogelijkheden over het hoofd hebben gezien. “Vroeger” dacht men dat zwarte gaten alles definitief alles absorbeerden, dat is ook achterhaald, massaloze neutrino´s, platte aarde, etc. Dus juist goed dat er twijfelaars zijn die theorieën onderuit halen met bewijs, het mag dus best wel gekker worden anders wordt het saai hier.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: