‘Bias’ telescopen blijkt oorzaak ontbrekende zware zwarte gaten

Onze telescopen hebben nog nooit een zwart gat waargenomen zwaarder dan twintig zonsmassa’s. Toch weten we dat ze bestaan, getuige de tientallen detecties van zwaartekrachtsgolfdetectoren. Een team van astronomen onder leiding van Peter Jonker (SRON/Radboud) heeft nu ontdekt dat telescopen een bias hebben ten nadele van zware zwarte gaten, waarmee ze de tegenstrijdigheid verklaren. Publicatie in The Astrophysical Journal.

Via elektromagnetische (EM) straling hebben we alleen zwarte gaten lichter dan twintig zonsmassa’s ontdekt (paars). Dit zijn altijd zwarte gaten met een ster als begeleider, omdat een zwart gat begeleid door een ander zwart gat niet zichtbaar is. Via zwaartekrachtsgolven (LIGO-Virgo) hebben we sinds 2015 al tientallen zware zwarte gaten ontdekt (blauw). Deze discrepantie blijkt nu te liggen aan een bias van EM-telescopen ten nadele van zware zwarte gaten. Overigens heeft LIGO-Virgo een bias de andere kant op, omdat zwaardere zwarte gaten sterkere golven produceren. Toch ziet LIGO-Virgo niet exclusief zware zwarte gaten. De toekomstige JWST-telescoop zou ook gevoelig genoeg moeten zijn om af en toe de EM-bias te doorbreken, zodat EM-telescopen niet meer exclusief lichte zwarte gaten waarnemen. Credit: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Aaron Geller/Northwestern

In 2015 registreerde de zwaartekrachtsgolvendetector LIGO voor het eerst een zwaartekrachtsgolf, afkomstig van twee zwarte gaten die met hun gewicht van tientallen zonsmassa’s op elkaar knalden en het heelal deden schudden op haar grondvesten. Zo ook de sterrenkunde, want weinig astronomen hadden verwacht dat zulke zware stellaire zwarte gaten überhaupt bestaan. We hadden ze namelijk nog nooit waargenomen met onze conventionele telescopen, terwijl er al wel zo’n twintig stellaire zwarte gaten geteld waren met bekende massa. Ondertussen zijn er rond de vijftig zwaartekrachtsgolven waargenomen—ook door de Europese Virgo-detector—in de meeste gevallen opnieuw afkomstig van zware stellaire zwarte gaten. Met telescopen staat daarvoor de teller nog steeds op nul.

Deze discrepantie is deels te verklaren doordat we via zwaartekrachtsgolven een groter volume van het heelal kunnen afspeuren. LIGO-Virgo kan de zwaardere zwarte gaten makkelijker zien omdat ze sterkere golven produceren, waardoor zijn vele ontdekkingen niet persé uitsluiten dat het toch om zeldzame objecten gaat. Maar dan nog zou je tenminste een paar zware zwarte gaten verwachten binnen het bereik van onze telescopen. Telescopen kunnen zwarte gaten zien als ze worden begeleid door een ster. Wanneer het zwarte gat hapjes materiaal van de ster afsnoept zendt hij namelijk elektromagnetische straling uit. De baan van de ster verraadt vervolgens de massa.

Een team van astronomen onder leiding van Peter Jonker (SRON/Radboud) heeft nu uitgevonden dat telescopen een bias hebben ten nadele van zware zwarte gaten. Zware zwarte gaten blijken dus wel degelijk zichtbaar, via een begeleidende ster, alleen de omstandigheden zijn er niet naar om ze met onze huidige telescopen te zien. De onderzoekers hebben een theorie ontwikkeld die aansluit op de telescoopwaarnemingen van nul zware zwarte gaten. De zware exemplaren ontstaan uit sterren die imploderen in plaats van exploderen. Ze blijven daardoor in het vlak van de Melkweg zitten, gehuld in stof. Lichtere zwarte gaten ontstaan wel uit een supernova-explosie en krijgen daarbij een recoil kick die ze uit het vlak slingert, weg van het stof dat onze telescopen het zicht ontneemt.
Bovenop die bias, zo redeneren Jonker en collega’s, zijn de voorlopers van zware zwarte gaten zo groot dat een begeleidende ster per definitie ver weg staat, wat het afsnoepen van materie bemoeilijkt. Dat maakt het lastiger voor telescopen om ze te vinden.

Met de aanstaande lancering van de James Webb ruimtetelescoop (JWST) op 18 december kunnen de onderzoekers hun theorie al snel testen. De JWST zal namelijk wel in staat zijn om zware zwarte gaten te bestuderen omdat hij via infrarood licht dwars door het stof in de melkwegschijf kijkt. Bovendien zweeft de JWST in de ruimte, zodat hij geen last heeft van infraroodstraling die door de atmosfeer wordt uitgezonden.

Publicatie
Peter G. Jonker, Karamveer Kaur, Nicholas Stone, and Manuel A. P. Torres, ‘The observed mass distribution of Galactic black hole LMXBs is biased against massive black holes’, The Astrophysical Journal.

Bron: SRON.

LIGO en Virgo halen onderste uit de kan: 8 nieuwe zwaartekrachtsgolven

Artist impressie van botsende zwarte gaten. Beeld-credit: LIGO/Frank Elavsky/Northwestern

Met nieuwe statistische technieken hebben de zwaartekrachtsgolfdetectoren van LIGO en Virgo nog eens acht vermoedelijke botsingen van zwarte gaten geïdentificeerd in de bestaande meetgegevens. Daarbij is ondermeer het zwaarste zwartegatenpaar dat ooit werd waargenomen.
LIGO/Virgo publiceren een update van de eerdere catalogus van waarnemingen met de detectoren van trilling die door botsende objecten (meestal zwarte gaten) in de kosmos werden veroorzaakt. De lijst omvat 1201 kandidaat-gebeurtenissen. Veel signalen zijn toegevoegd nadat de criteria werden versoepeld, waardoor minder zekere gebeurtenissen als een echte gebeurtenis kunnen worden beschouwd.
Daarvan hebben er 44 met meer dan 50 procent zekerheid een oorsprong in de kosmos. Hiervan waren er 36 al eerder gepubliceerd en zijn er 8 echt nieuw. De metingen werden gedaan tussen april en oktober 2019, de zogeheten detector-run O3b.

Credit: LIGO-Virgo Collaboration.

Voor de nieuwe analyses deden de drie detectoren in Hanford, Livingstone en Pisa dit keer hun eigen patroonanalyses. De eerdere catalogus uit 2020 werd gemaakt met één algoritme voor alle detectorsignalen.
De meeste trillingspatronen in de nieuwe lijst CWTC-2.1 zijn vermoedelijk ruis, die toevallig lijkt op een zwaartekrachtsgolf die de spiegels van LIGO en Virgo heeft bewogen. De reden dat de teams van LIGO en Virgo de zwakkere signalen toch publiceren, is dat astronomen daarmee op zoek kunnen naar eventuele lichtverschijnselen of bronnen van neutrino’s.
Combinatie van verschillende waarnemingen, zogeheten multimessenger astronomie, zijn extra interessant voor astrofysici. Daarnaast geeft de uitgebreide lijst ook een beter idee van het aantal paren zwarte gaten en botsingen in de kosmos.
Er zijn verschillende interessante aspecten aan de nieuwe waarnemingen. Een van signalen zou gezien de details van de metingen ook van ene botsing van een neutronenster met een zwart gat afkomstig kunnen zijn.
Twee signalen lijken afkomstig te zijn van uitzonderlijk zware paren zwarte gaten. In een daarvan botste een paar van samen 185 zonsmassa’s op elkaar, wat resulteerde in een nieuw zwart gat van 175 zonsmassa’s.
Dat is zwaarder dan ooit eerder waargenomen, en valt in het zogeheten mass gap waar astrofysici geen zwarte gaten verwachten. Normaal ontstaan zwarte gaten als opgebrande niet al te zware sterren exploderen.
Hoe deze exemplaren ontstaan is nog de vraag. Mogelijk door eerdere botsingen van zwarte gaten. Het kan ook zijn dat de theorie van sterexplosies niet correct is. In de eerdere catalogus uit 2020 kwam al één paar met massa’s in de mass gap voor.
Verder zijn er in de nieuwe gegevens aanwijzingen gevonden dat de botsende zwarte gaten vaak de maximale eigen interne draaiing vertonen, die theoretici verwachten.
Nikhef is partner in het LIGO/Virgo consortium en nauw betrokken zijn de bouw en metingen met de Virgo-detector, en de analyses van de signalen daarna. Momenteel liggen de detectoren stil voor aanpassingen en verbeteringen. Mogelijk begint volgend jaar een nieuwe meet campagne. Bron: Nikhef.

Voor het eerst zwaartekrachtgolven gedetecteerd van zwarte gaten die een neutronenster verzwelgen

Kleurrijke impressie van een zwart gat dat een neutronenster gaat opslokken. Credit: Carl Knox, OzGrav/Swinburne

Sterrenkundigen hebben in januari 2020 met de LIGO en Virgo detectoren in de VS resp. Italië voor het eerst zwaartekrachtgolven gedetecteerd die afkomstig waren van zwarte gaten die in één keer een complete neutronenster verzwolgen. Dat waren zwaartekrachtgolven GW200105 en GW200115, die op 5 en 15 januari 2020 de aarde passeerden en die door LIGO en Virgo werden gedetecteerd, toen die bezig waren met O3b, de tweede helft van de derde waarneemfase. Bij GW200105 was er sprake van een zwart gat dat negen keer zo zwaar als de zon is, die een neutronenster verorberde die 1,9 zonsmassa zwaar was, tien dagen later bij GW200115 was het zwarte gat zes zonsmassa zwaar, de neutronenster die slachtoffer werd van de slopartij was 1,5 zonsmassa zwaar. GW200105 gebeurde in een sterrenstelsel 900 miljoen lichtjaar van ons verwijderd, GW200115 gebeurde iets verder weg, 1 miljard lichtjaar van ons vandaan (en daarmee 1 miljard jaar geleden). In augustus 2019 was er ook al eens sprake geweest van een mogelijke botsing van een zwart gat en een neutronenster (en daarvoor ook al in april 2019), maar die waarneming is nooit met zekerheid vastgesteld, met name omdat de ‘neutronenster’ met een massa van meer dan twee zonsmassa te zwaar was.

Credit: LIGO-Virgo, Frank Elavsky, Aaron Geller, Northwestern.

In de grafiek hierboven zie je alle tot nu toe waargenomen zwaartekrachtgolven door LIGO en Virgo, met GW200105 en GW200115 als de twee dikkere lijnen (de stippen onderaan en halverwege zijn de neutronenster, resp. het zwarte gat, de bovenste rode stip is het product van de botsing, een nog zwaarder zwart gat).

Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de zwaartekrachtgolven veroorzaakt door de zwarte gaten die een neutronenster verzwolgen, vandaag verschenen in Astrophysical Journal Letters 915: L5. Bron: Eurekalert.

Tweede catalogus van zwaartekrachtgolven leert ons meer over samensmeltende zwarte gaten

Impressie van zwarte gaten die op elkaar reageren in een bolhoop. Het is een fragment uit een simulatie. Credit: Carl Rodriguez/Northwestern Visualization

Vandaag is de tweede catalogus verschenen van zwaartekrachtgolven – GWTC-2. Tijdens de waarneemcampagnes O1, O2 en O3a zijn vanaf 2015 tot september 2019 met de LIGO detectoren in Hanford en Livingston in de VS en de Advanced Virgo detector in Italië maar liefst 47 zwaartekrachtgolven gedetecteerd. De meeste van die golven (feitelijk rimpels in de ruimtetijd) ontstonden door het botsen en samensmelten van zwarte gaten. Analyse van die 47 zwaartekrachtgolven heeft aardig wat nieuwe inzichten opgeleverd over die extreme gebeurtenissen:

  • De massa van zwarte gaten blijkt toch gecompliceerder te zijn dan men eerst dacht. Bij O1 (2015-2016) en O2 (2016-2017) waren de zwarte gaten allemaal lichter dan 45 zonsmassa en dat kwam aardig overeen met de heersende gedachte dat zwarte gaten tussen 50 en 120 zonsmassa niet bestaan. Maar bij O3, dat april 2019 startte, kwamen wel enkele zwarte gaten tevoorschijn die zwaarder zijn dan 45 zonsmassa. Kennelijk zijn er toch verschillende soorten van stellaire zwarte gaten.
  • Sommige zwarte gaten hebben een spin/rotatie die niet overeenkomt met de spin van het nieuwe gevormde zwarte gat. Bij negen van de 47 botsers kwam dat voor. Het zou kunnen dat een deel van de botsende zwarte gaten niet als binair systeem bij elkaar heeft gezeten, waarbij je een zelfde spin wel verwacht, maar dat ze dynamisch zijn, dat wil zeggen dat de botsing het gevolg is van dynamiek in bijvoorbeeld een cluster van sterren (zie de afbeelding bovenaan). Dán verwacht men isotropisch verdeelde rotaties, zoals dat heet.
  • De gemiddelde hoeveelheid botsingen van zwarte gaten (blauwe lijn) stijgt met de afstand (weergegeven met de roodverschuiving), maar wijkt af van de toename van stervorming (de gestreepte lijn). Credit: Abbott et al. 2021.

    De hoeveelheid botsingen van zwarte gaten neemt toe met de afstand, dus hoe verder weg we kijken hoe meer botsingen er zijn. De gemiddelde hoeveelheid botsingen van zwarte gaten is één botsing per 15-38 Gpc-³/jaar, bij botsende neutronensterren is dat per 80-810 Gpc-³/jaar. Nou weten we dat vroeger de snelheid van stervorming in de sterrenstelsels hoger lag dan tegenwoordig, maar die hogere snelheid lijkt niet overeen te komen met de verhoogde aanwezigheid van botsingen van zwarte gaten (zie de afbeelding hierboven).

Men is nu bezIg de vijf waarneemmaanden van O3b te analyseren en O4 zal na een verbetering van de instrumenten half 2022 starten. Bron: LIGO.

Hoe ‘getransmuteerde zonsmassa zwarte gaten’ kunnen ontstaan

Credit: Takhistov et. al.

Zwaartekrachtgolven die met de LIGO en Virgo detectoren waargenomen zijn hebben ons laten zien dat er soms zwarte gaten zijn die lichter zijn dan vijf zonsmassa, volgens berekeningen de ondergrens van de massa van zwarte gaten die ontstaan door de implosie van zeer zware sterren. Eén van die zwarte gaten was de veroorzaker van GW190814, de zwaartekrachtgolf die op 14 augustus 2019 dwars door de aarde vloog, een zwart gat dat een massa van 2,6 zonsmassa moet hebben gehad. Recent is een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Volodymyr Takhistov (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe) met een nieuwe theorie gekomen over hoe de zogeheten ‘solar mass black holes‘ – zwarte gaten met een lage massa van pakweg de zonsmassa – kunnen ontstaan. Het begint met een neutronenster, die uit een zware ster is ontstaan en die 1,5 á 2 zonsmassa zwaar is. Zo’n neutronenster kan botsen met een zogeheten primordiaal zwart gat, een zwart gat dat ontstaan is in het vroege heelal kort na de oerknal en dat een lage massa kan hebben, bijvoorbeeld de massa van een planetoïde of maan.

Impressie van de botsing van een neutronenster met een zwart gat. credit: Carl Knox/OzGrav ARC Centre of Excellence.

Als een neutronenster met zo’n klein zwart gat botst zinkt die naar het centrum en daarvandaan eet ‘ie de neutronenster op en transmuteert de neutronenster tot een zwart gat, tot een ‘getransmuteerde zonsmassa zwart gat’ dus. Op basis van de massaverdeling van bekende neutronensterren heeft Takhistov z’n team berekend hoe zwaar die getransmuteerde zwarte gaten moeten zijn en dat blijkt tussen 1 en 2,5 zonsmassa te zijn (de distributie zie je in de afbeelding rechtsboven, GW190814 valt daar net buiten). Takhistov et al denken dat er ook een connectie is met donkere materie: die zou namelijk gevormd kunnen worden door die primordiale zwarte gaten. Hier het vakartikel over de getransmuteerde zonsmassa zwarte gaten, verschenen in the Physical Review Letters. Bron: Phys.org.

Een schitterende visualisatie van de vijftig gedetecteerde zwaartekrachtgolven

Credit: Data from Cardiff University Gravitational Exploration Institute

In navolging van de publicatie van de catalogus met de vijftig door LIGO en Virgo gedetecteerde zwaartekrachtgolven – oktober vorig jaar gebeurde dat – is er nu een schitterende visualisatie verschenen van die vijftig zwaartekrachtgolven. Hij is ontwikkeld door het Cardiff University Gravitational Exploration Institute en je komt er door op bovenstaande afbeelding te klikken (ik krijg ‘m helaas niet embedded). Alle zwaartekrachtgolven zijn veroorzaakt door twee extreem compacte zware objecten die op elkaar botsen en één nieuw object vormen – in bijna alle gevallen zwarte gaten, af en toe neutronensterren. Op de x-as van het linkerscherm zie je de massa van het zwaarste object (primary mass), op de y-as die van het lichtste object (secondary mass). Op alle stippen, die voorzien zijn van balken met de marges van de metingen, kun je klikken en dan zie je rechts alle details van de veroorzakers van de zwaartekrachtgolf. Simpeler kan het niet. Bron: Phys.org.

Mogelijk zijn ook met NANOGrav zwaartekrachtgolven gedetecteerd

Impressie van NANOGrav, waarmee pulsars in de gaten worden gehouden. Credit: David Champion

Zwaartekrachtgolven zijn sinds 2015 al vele malen gedetecteerd, maar dat betrof telkens detecties gedaan met de LIGO en Virgo detectoren in de VS resp. Italië. Het zou kunnen dat er voor het eerst ook op een andere manier zwaartekrachtgolven zijn gedetecteerd en wel met de NANOGrav detector. De North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves detector is een netwerk van aan elkaar verbonden radiotelescopen, die al in 2007 van start is gegaan en die als doel heeft om met behulp van het waarnemen van milliseconde-pulsars passerende zwaartekrachtsgolven te detecteren. Het gaat daarbij om zwaartekrachtsgolven met een lage frequentie, die afkomstig zijn van om elkaar draaiende superzware zwarte gaten, zwarte gaten die miljoenen of miljarden keren zo zwaar zijn als de stellaire zwarte gaten, die de zwaartekrachtgolven produceren die LIGO en Virgo gezien hebben.

Credit: NANOGrav/T. Klein.

Afgelopen drie jaar zijn met NANOGrav 45 van die pulsars in de gaten gehouden en nu blijkt dat er door een team van onderzoekers onder leiding van Joseph Simon (University of Colorado Boulder) in hun timing een hele kleine afwijking is geconstateerd, die mogelijk veroorzaakt is door passerende zwaartekrachtgolven. Het zou in dit geval niet om een kortdurende piek gaan, maar om een continu ‘gezoem’ van passerende golven. Of het echt veroorzaakt wordt door zwaartekrachtgolven van grote om elkaar draaiende superzware zwarte gaten moet uit verder onderzoek blijken. De resultaten van het onderzoeksteam zijn vandaag bekend gemaakt op de 237e (digitale) bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS). In The Astrophysical Journal Letters verscheen dit vakartikel erover – hier de gratizzz versie op de ArXiv. Bron: Eurekalert.

Nieuwe catalogus van LIGO-Virgo bevat maar liefst vijftig gedetecteerde zwaartekrachtgolven

Credit: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Aaron Geller/Northwestern

Deze week is de tweede Gravitational-Wave Transient Catalogue (GWTC-2) van LIGO en Virgo gepubliceerd en die bevat maar liefst vijftig zwaartekrachtgolven, die met de detectoren in de VS en Italië zijn waargenomen. We zijn nu halverwege de derde waarneemperiode van LIGO-Virgo (O3a genaamd) en in die periode zijn maar liefst 39 zwaartekrachtgolven gedetecteerd. De andere 11 stammen uit waarneemperiodes O1 (3 stuks) en O2 (8 stuks), die in catalogus GWTC-1 beschreven zijn. De allereerste zwaartekrachtgolf was GW150914, welke veroorzaakt werd door twee botsende zwarte gaten. In periode 3a werden ruim drie keer zo veel zwaartekrachtgolven gedetecteerd als in de eerste twee waarneemperiodes. De verwachting is dat in de komende periodes O3b en O3c ook telkens zo’n 40 zwaartekrachtgolven zullen worden gedetecteerd, dus voor de gehele waarneemperiode O3 is de schatting dat er 120 zwaartekrachtgolven zullen worden gedetecteerd. Hierboven zie je alle vijftig golven in beeld gebracht (hier de interactieve versie). Je ziet dat veruit het grootste deel veroorzaakt is door botsende zwarte gaten, twee zijn van botsende neutronensterren en twee zijn van een botsing van zwart gat en wellicht een neutronenster. Hieronder een grafiek met alle zwaartekrachtgolven van O3a (HLV=Hanford-Linvingston, de detectoren in de VS, V=Virgo, de detector in Italië, BBH=binary black hole, NSBH=neutron star or black hole).

Credit: LIGO-Virgo

Bron: Eurekalert + Francis Naukas.

Zwaartekrachtgolven door LIGO/Virgo ontdekt van de zwaarste botsing van zwarte gaten tot nu toe

GW190521, waargenomen door de LIGO-detector bij Hanford. Credit: LIGO-Collaboration.

Met behulp van de LIGO- en Virgo-detectoren in de VS en Italië heeft men op 21 mei 2019 zwaartekrachtgolven gedetecteerd, die afkomstig waren van een botsing van héél zware zwarte gaten, de zwaarste botsing die tot nu toe is gedetecteerd. De zwaartekrachtgolven GW190521 zijn vermoedelijk veroorzaakt door een botsing van twee zwarte gaten, de ene met 85 en de ander 66 keer de massa van de zon. De botsing en daarop volgende fusie creëerde een nog zwaarder zwart gat, van ongeveer 142 zonsmassa’s. Hierbij kwam in minder dan een tiende van een seconde een enorme hoeveelheid energie vrij, gelijk aan ongeveer 8 zonsmassa’s, verspreid over het universum in de vorm van zwaartekrachtgolven. Dit alles gebeurde in een sterrenstelsel dat op zo’n vijf gigaparsec (17 miljard lichtjaar) afstand staat, toen het heelal ongeveer de helft van z’n leeftijd had.

Overzicht van de mergers van zwarte gaten, waargenomen door LIGO/Virgo. Rechts de zwaarste tot nu toe van allemaal, GW190521. Credit: LIGO-Collaboration.

De sterrenkundigen konden van de twee samengesmolten zwarte gaten de spin bepalen en het blijkt dat die spin van de afzonderlijke zwarte gaten anders was dan de rotatieas van het vlak dat de zwarte gaten om elkaars gemeenschappelijke zwaartepunt hadden. De zwarte gaten vertoonden daarom een soort van wiebel, een precessie geheten. Het zwarte gat dat door de botsing ontstond was 142 zonsmassa zwaar en dat is geen gewoon stellair zwart gat meer, maar wordt gerekend tot de ‘intermediate mass black holes‘ (IMBH’s), zoals te zien aan de grafiek hierboven. Dat is de categorie zwarte gaten tussen de ‘gewone’ stellaire zwarte gaten en de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels, die miljoenen tot miljarden keren zo zwaar als de zon kunnen zijn. De twee zwarte gaten die botsten waren met 85 resp. 66 zonsmassa ook zeer zwaar. Een mogelijkheid is van een ‘hiërarchische fusie’, waarbij de twee zwarte gaten van de voorlopers zelf mogelijk zijn gevormd door de fusie van twee kleinere zwarte gaten, voordat ze samen botsten en uiteindelijk samensmolten.

Credit: LIGO-collaboration.

Over de detectie van GW190521 verschenen vakartikelen in Physical Review Letters en The Astrophysical Journal Letters. Hieronder nog een video over de simulatie van de botsing van de twee zwarte gaten van GW190521.

Bron: MIT.

Mogelijk is een botsing van zwarte gaten gezien waarbij licht vrijkwam

Impressie van de twee zwarte gaten die op het punt staan te botsen en samen te smelten. Verder het superzware zwarte gat, in wiens accretieschijf ze zich bevinden. Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Met de LIGO – Virgo detector zijn vanaf 2015 al heel wat zwaartekrachtgolven waargenomen van botsende zwarte gaten. Maar bij geen enkele daarvan werd electromagnetische straling waargenomen, geen licht, geen radiostraling, geen enkele vorm van EM-straling. Maar nu is daar wellicht toch een uitzondering op ontdekt. Op 21 mei 2019 was er weer een zwaartekrachtgolf die de aarde passeerde, een rimpeling van de ruimte, die door de detectoren van LIGO in de VS en Virgo in Italië werd opgepikt. Dat was GW190521g (die dag was er nog een andere golf gezien, GW190521r). Het leek in eerste instantie weer zo eentje te zijn, een ‘black hole merger’ met alleen maar zwaartekrachtgolven en géén EM-straling. Maar wat blijkt nu: met Caltech’s Zwicky Transient Facility (ZTF) van het Palomar Observatorium bij San Diego heeft men wellicht toch straling van de botsende zwarte gaten gezien. ZTF is een onbemande telescoop, die ’s nachts de hemel afstruint naar mogelijke uitbarstingen van licht. Die nacht van de 21e mei 2019 zag ‘ie een uitbarsting vanuit de quasar J1249+3449 (het werd niet gelijk opgemerkt, maar wel na enkele maanden, toen men in de archieven dook). En dat was precies de richting van waaruit ook de zwaartekrachtgolf kwam. ZTF zag dus licht van de twee botsende zwarte gaten!

Maar dat is best vreemd, want botsende zwarte gaten zijn heel ‘schoon’, al jaren voordat ze botsen hebben ze hun accretieschijf van materie opgeslorpt en aangezien zwarte gaten zelf geen licht geven en alleen zo’n accretieschijf licht produceert komt er in principe geen licht bij vrij. Waarom bij GW190521g dan wel? Volgens de sterrenkundigen die het onderzochten bevonden de twee zwarte gaten, die ieder enkele tientallen keer zo zwaar als de zon waren, zich in de accretieschijf van een superzwaar zwart gat, het actieve superzware zwarte gat in de kern van quasar J1249+3449. Toen de twee botsende zwarte gaten waren samengesmolten kreeg het gevormde zwart gat een soort van stoot, waardoor ‘ie dwars door de accretieschijf schoot. En dat veroorzaakte de eruptie van licht, die door ZTF is waargenomen. In de Physical Review Letters verscheen dit vakartikel erover. Bron: CalTech.