GW170817
DE EERTSE METING VAN ZWAARTEKRACHTSOLVEN VAN TWEE NEUTRONENSTERREN HEEFT METEEN TOT EEN MOOI KOSMISCH VOORWERK GELEID. DE MERGER IS OOK IN ALLE ELEKTROMAGNETISCHE BANDEN WAARGENOMEN.
GW150914, de golf van 14 september 2015, is door beide LIGO-detectoren opgemerkt. Door een driehoeksmeting is globaal te bepalen waar die golf vandaan gekomen moet zijn. Met de toevoeging van de verbeterde Virgo-detector, kan dezelfde zwaartekrachtsgolf op drie plekken op de aarde gemeten worden. Zo kan veel nauwkeuriger bepaald worden uit welke hoek van het heelal de zwaartekrachtsgolf afkomstig is. Om een indruk te geven van het verschil: LIGO wijst alleen naar een gebied aan de hemel van 2500 volle manen, een gecombineerde meting met Virgo brengt dat terug tot een gebied zo groot als honderd volle manen.
Gelukkig was Virgo ook operationeel toen op 17 augustus 2017 de eerste zwaartekrachtsgolf gemeten werd van het samensmelten van twee neutronensterren…
Voor het eerst zijn zwaartekrachtgolven – rimpelingen in de ruimtetijd – direct waargenomen door wetenschappers naast licht, bij de spectaculaire botsing van twee neutronensterren. Dit is de eerste keer dat een kosmische gebeurtenis zowel met zwaartekrachtgolven als met licht is bekeken. Dit werd mogelijk gemaakt door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in de VS, de Virgo-detector in Europa en ongeveer 70 observatoria op aarde en in de ruimte.
Neutronensterren zijn de kleinste en dichtstbevolkte sterren die we kennen en ontstaan bij de explosie van massieve sterren in supernova’s. Terwijl deze neutronensterren naar elkaar toe bewogen, stuurden ze 100 seconden lang waarneembare zwaartekrachtgolven uit. Toen ze botsten, veroorzaakte dit een lichtflits in de vorm van gammastraling, die op aarde ongeveer twee seconden na de zwaartekrachtgolven werd waargenomen. De dagen en weken na de botsing werden andere vormen van licht waargenomen, zoals röntgen-, ultraviolette, optische, infrarode en radiogolven.
Belang van deze waarneming
De waarneming van GW170817 was een wereldwijd gevierd wetenschappelijk evenement. Op de dag van aankondiging werden talloze artikelen en preprints gepubliceerd, waaronder brieven in toonaangevende wetenschappelijke tijdschriften zoals Science, Nature en het Astrophysical Journal. Bijna 4000 astronomen uit 900 instellingen over de hele wereld werkten samen aan de publicatie over de multi-messenger observaties. Er werden meer dan 70 observatoria op 6 continenten en in de ruimte ingezet voor de waarneming.
Hoewel er eerder vergelijkbare waarnemingen waren van samensmeltingen van neutronensterren, is GW170817 het best waargenomen en beschouwd als sterk bewijs voor de hypothese dat samensmeltingen van dubbelsterren verantwoordelijk zijn voor korte gammaflitsen in het heelal.
Deze waarneming beperkte ook de verschillen tussen de snelheid van zwaartekrachtgolven en licht, en verbetert onze kennis over andere theorieën. Zwaartekrachtgolven zoals GW170817 kunnen in de toekomst gebruikt worden om de Wet van Hubble-Lemaître nauwkeurig te meten. Ook gaf het inzicht in het proces waarbij neutronenstersamensmeltingen leiden tot de vorming van atoomkernen en bijdragen aan de productie van elementen zwaarder dan ijzer.
In 2018 werden er gerelateerde studies gepresenteerd over mogelijke samensmeltingen tussen neutronensterren en witte dwergen. Stephen Hawking benadrukte in zijn laatste interview in 2017 het wetenschappelijk belang van GW170817.