Sterrenkunde: een dubbele blik
Met zwaartekrachtsgolven krijgen sterrenkundigen een heel nieuw venster op de meest extreme gebeurtenissen in het heelal. Omdat zwaartekrachtgolven overal door heen gaan, kunnen ze bovendien verhulde objecten gaan ‘zien’: zwarte gaten die schuilgaan achter stof en gas.
De samensmeltingen van zwarte gaten die zwaartekrachtsgolven veroorzaken zijn het eindstation van een lange en complexe evolutie van twee sterren die om elkaar heel draaien, zegt Samaya Nissanke. Ze werkte bij Caltech, Pasadena en nu in Nijmegen met een Radboud Excellencebeurs. Zij geeft mede vorm aan de samenwerking tussen LIGO-Virgo en meer dan vijftig sterrenkundige observatoria.
Gijs Nelemans voegt toe ‘We weten nog te weinig van dubbelsterevolutie. Met name als er gas tussen de twee sterren wordt uitgewisseld, of als een van de sterren als supernova ontploft. Nu de eindproducten voor het eerst waargenomen zijn, kunnen we ook de eerdere fasen beter in kaart brengen.’
Hiervoor zou het behulpzaam zijn als er behalve zwaartekrachtsgolven ook licht of andere elektromagnetische straling van de samensmelting gemeten wordt.
‘Dan kunnen we ook bestuderen wat er net buiten het nieuw ontstane zwarte gat allemaal gebeurt, zegt Nissanke, ‘Als een van de objecten een neutronenster is, verwachten we dat er optische en infraroodstraling uitgezonden zal worden. Om die te kunnen ontdekken tussen alle andere sterren aan de hemel zijn speciale telescopen nodig.’
BlackGEM
Gijs Nelemans en Paul Groot, beiden verbonden aan de Radboud Universiteit en NOVA, werken aan zo’n speciale telescoop, BlackGEM. BlackGEM bestaat uit een aantal optische telescopen die geplaatst gaan worden op de sterrenwacht van La Silla in Chili. BlackGEM gaat samenwerken met de LIGO-Virgo-detectoren om op te zoek te gaan naar flitsen van licht die vrijkomen bij het samensmelten van grote massa’s. ‘Als deze detectoren een signaal van een zwaartekrachtsgolf meten, bepalen ze gezamenlijk ruwweg uit welke richting het signaal kwam. De BlackGEM-array gaat dan onmiddellijk dat stuk van de hemel naspeuren om dezelfde bronnen in zichtbaar licht te vinden. Zo krijgen we veel meer informatie, en komen we steeds meer te weten over deze extreme gebeurtenissen. We zijn heel verrast dat deze eerste meting al zoveel informatie bevat dat we eruit kunnen afleiden dat er twee zwarte gaten van elk ongeveer dertig zonsmassa’s moeten zijn samengesmolten.’
‘We hebben al meer geleerd dan we hadden durven hopen!’, aldus Nelemans.
Paul Groot kijkt alvast vooruit. ‘Als BlackGEM het optische signaal van de bron van een zwaartekrachtsgolf vindt, weten we precies waar het vandaan komt. Daarmee kunnen we bepalen uit welk melkwegstelsel de golf komt en wat de eigenschappen van dat melkwegstelsel zijn. Zo hopen we te onderzoeken wat de interne structuur van neutronensterren is, hoe deze dubbelsterren ontstaan, hoeveel er zijn en wat de massa’s van zwarte gaten zijn.’
Ook de Nederlandse LOFAR-radiotelescoop wordt ingezet om follow-up-metingen te doen aan zwaartekrachtsgolven.