Nijmeegse sterrenkundigen hebben een grote stap gemaakt in het detecteren van ruimtetijdvervormingen in de vorm van zwaartekrachtsgolven. Zij maken in een reeks van wetenschappelijke artikelen, waarvan de laatste binnenkort verschijnt in de ‘Monthly Notices’ van de Royal Astronomical Society, aannemelijk dat deze zwaartekrachtsgolven energie afstaan aan het omringende interstellaire gas en misschien te detecteren zijn met de nieuwe Nederlandse radiotelescoop Lofar. De Nijmeegse promovendus Joachim Moortgat promoveert op deze studie op 8 mei.
Zo’n waarneming van gravitatiestraling vormt niet alleen een nieuw bewijs voor Einsteins Algemene Relativiteitstheorie, maar biedt ook de mogelijkheid om objecten waar te nemen die voor de huidige, conventionele telescopen onbereikbaar zijn, zoals de inwendige motor van gammaflitsers. “Sinds Einsteins voorspellingen is men er nog steeds niet in geslaagd een detector te bouwen die zwaartekrachtsgolven direct kan waarnemen; de indirecte detectie door middel van radiostraling zou zeer spectaculair zijn en een onverwachte toepassing van Lofar”, aldus Moortgat.
De krachtigste explosies in het universum sinds de oerknal zijn zogenoemde gammaflitsen. Deze worden veroorzaakt doordat stervende zware sterren ineenstorten tot een zwart gat, of door het op elkaar botsen van twee neutronensterren, ook resulterend in een zwart gat. In deze sterren is een magneetveld verankerd, dat tot 100 miljoen maal zo sterk is als het sterkste magneetveld ooit opgewekt op aarde. Twee neutronensterren die zich in een dubbelstersysteem bevinden, spiraliseren gedurende hun levensloop naar elkaar toe totdat ze uiteindelijk op elkaar botsen. In de explosie die hierdoor wordt veroorzaakt, komt in minder dan een paar seconden evenveel energie vrij als de zon in zijn hele leven zal uitstralen. Deze energie komt vrij in de vorm van een dramatische vervorming van ruimte en tijd zelf.
Tot nu toe werd ervan uitgegaan dat deze zwaartekrachtsgolven geen wisselwerking hebben met iets in hun omgeving en ongehinderd kunnen ontsnappen. In samenwerking met sterrenkundigen uit Griekenland, de VS en Zweden hebben Moortgat en promotor Jan Kuijpers laten zien dat deze gravitatiestraling wel degelijk een wisselwerking vertoont met het extreem sterke magneetveld van de neutronensterren, en een grote hoeveelheid energie ‘dumpt’ in de perfect geleidende plasmavloeistof waarmee de neutronensterren zijn omgeven.
Aangezien de zwaartekrachtsgolven, en de daardoor opgewekte plasmagolven, een zeer lage frequentie hebben, is de meest geschikte detector om deze verschijnselen waar te nemen, de Low Frequency Array (LOFAR) die in Noordoost-Nederland en delen van Duitsland in aanbouw is.
Moortgat is de eerste promovendus die de jonge afdeling Sterrenkunde in Nijmegen ‘aflevert’. De Nijmeegse sterrenkundeafdeling bestaat sinds 2001 en richt zich op compacte sterren en astrodeeltjesfysica onder leiding van Jan Kuipers.
Doorbraak in waarneming ruimtetijdvervormingen
