Een nieuw soort gravitatiegolven ontdekt


Op 16 oktober viel er andermaal ophefmakend nieuws te rapen over de gravitatiegolven die reeds door Einstein in zijn algemene relativiteitstheorie voorspeld waren. Over gravitatiegolven verscheen reeds vroeger een artikel op onze website.

De nieuw ontdekte gravitatiegolven hebben wel een andere herkomst dan de vorige. De eerder ontdekte gravitatiegolven waren afkomstig van twee fuserende zwarte gaten; de gravitatiegolven, waarvan de ontdekking nu vrijgegeven werd zijn veroorzaakt door twee fuserende neutronensterren. En dit is een grote première in de astronomie.

Neutronensterren zijn sterren die zich in de eindfase van hun bestaan bevinden. Ze zijn de restmassa na de implosie van de ster en hebben een massa tussen 1,3 en 3 maal de massa van de Zon. Hun straal heeft een orde van grootte van 10 kilometer.

Op 17 augustus 2017 om 14:43 uur onze tijd hebben de twee LIGO-detectoren in de Verenigde Staten gravitatiegolven ontdekt die afkomstig zijn van twee botsende neutronensterren die zich in het sterrenstelsel NGC 4993 bevinden, op 130 miljoen lichtjaar afstand van de Aarde. De bron van de gravitatiegolven in NGC 4993 werd GW170817 genoemd.

Wat de onderzoekers vooral opviel bij deze ontdekking is dat het ontvangen signaal een duurtijd had van meerdere seconden en dit is veel te lang om afkomstig te zijn van de fusie van twee zwarte gaten. In het geval van samensmeltende zwarte gaten is de reactie bij de fusie veel heviger en ook van kortere duur.

LIGO-detectorLIGO-detector

Net als zwarte gaten kunnen ook neutronensterren die dicht rond elkaar beginnen te roteren naar elkaar getrokken worden om uiteindelijk te fuseren tot één object. Men denkt dat er na de fusie van beide exemplaren dan ofwel één grote neutronenster ofwel een zwart gat ontstaat. Net zoals bij zwarte gaten het geval is gaan deze neutronensterren op een bepaald moment gravitatiegolven uitzenden.

De belangrijkste nieuwigheid bij de fusie van neutronensterren is wel dat er naast gravitatiegolven ook andere golven uitgestuurd worden die in het gewone elektromagnetische spectrum terug te vinden zijn. Men krijgt dus vanuit eenzelfde bron aan de hemel naast de gravitatiegolven tegelijkertijd ook andere signalen uit het elektromagnetische spectrum. Dit is het grote nieuws dat op 16 oktober werd vrijgegeven.

Die verschillende waarnemingen van eenzelfde fenomeen vanuit verschillende gezichtshoeken zetten voortaan de deur open voor een nieuw domein in de astronomie, de “Multimessenger Astronomy”. Deze nieuwe aanpak biedt ons o.a. een nieuwe methode om de expansiesnelheid van het universum te meten.

De nieuwe ontdekking levert ons eveneens de bevestiging van een vermoeden dat de korte gammaflits die door de Fermi-telescoop in GW170817 waargenomen werd wel degelijk afkomstig is van de fusie van twee neutronensterren.

Zeer ophefmakend is ook dat men nu een sluitende verklaring gevonden heeft voor het ontstaan van de elementen zwaarder dan ijzer in de tabel van Mendeljev, waaronder ook edele metalen als goud en platina. Men wist wel dat deze elementen ontstaan bij de fusie van neutronen. Welnu zulke fusies doen zich overvloedig voor wanneer twee neutronensterren samensmelten. Tot nu toe had men geen verklaring voor de aanwezigheid in dergelijke hoeveelheid van deze metalen op Aarde. Liggen er hier nieuwe perspectieven voor alchemisten?

Tekst: Emiel Beyens, 18/10/2017
Bron: LIGO Detection of Colliding Neutron Stars