Vandaag publiceren de onderzoekers twee artikelen met analyses van het signaal dat GW190521 is genoemd. De ruimtetijdtrilling is volgens die analyses afkomstig van twee versmeltende zwarte gaten van naar schatting 66 en 85 keer de massa van de zon. Daarbij ontstond een nieuw zwart gat van circa 142 maal de massa van de zon, een zogeheten middelzwaar zwart. Voor het bestaan van middelzware zwarte gaten was tot nu toe alleen indirect bewijs.
De versmelting vond 7 miljard jaar eerder plaats, diep in het heelal. Ongeveer 9 zonsmassa’s werden in één klap omgezet in ruimtetijdtrillingen, die uiteindelijk ook de aarde zouden bereiken.
De geschatte massa’s van de twee aanvankelijke zwarte gaten vallen buiten het massa-bereik dat volgens de theorie voor sterevolutie mogelijk is. Het resulterende zwarte gat van 142 zonsmassa’s is het zwaarste dat is waargenomen met de detectoren van LIGO en Virgo.
De conclusie van de onderzoekers is belangrijk voor astrofysische theorieën over het ontstaan van zwarte gaten, zowel relatief lichte uit instortende opgebrande sterren als de superzware zwarte gaten in centra van veel melkwegstelsels. Een zwart gat is een defect in de ruimtetijd dat ontstaan rond een extreem compacte grote massa. Uit zo’n gebied kan zelfs licht niet ontsnappen.
Zwaartekrachtsgolven zijn trillingen van de ruimte zelf, die volgens Einsteins relativiteitstheorie ontstaan bij extreme botsingen van grote massa’s. Zulke subtiele trillingen werden in 2015 voor het eerst gemeten met de twee LIGO-detectoren in de VS, in Washington en Louisiana. Ook Virgo van het ESO-laboratorium bij Pisa was bij de eerste waarneming betrokken.
Nikhef is een van de partners in het Virgo-project en Nikhef-onderzoekers als Sarah Caudill en Chris Van Den Broeck en hun post-docs werkte intensief mee aan de nieuwe publicaties. Detectoren voor zwaartekrachtsgolven meten met interferrerend laserlicht extreem kleine en kortdurende afstandsvariaties tussen grote spiegels op drie (Virgo) of vier (LIGO) kilometer afstand.
Botsingen van zwarte gaten in het heelal zijn sinds 2015 al veelvuldig waargenomen, maar nog nooit met zulke grote beginmassa’s en zo’n zwaar eindresultaat. Het GW190521 signaal was daardoor uitzonderlijk kort en krachtig, vergeleken met andere waarnemingen. ‘Een knal’, noemt een van de onderzoekers de ruimtetijdtrilling.
Twee wetenschappelijke artikelen die de ontdekking en de astrofysische implicaties ervan rapporteren, zijn vandaag gepubliceerd in respectievelijk Physical Review Letters en Astrophysical Journal Letters.
Meer informatie op de website van Nikhef