Het zou opnieuw een enorme primeur zijn.

Einstein voorspelde het bestaan van zwaartekrachtsgolven (zie kader) een slordige 100 jaar geleden al. Maar pas in 2015 konden onderzoekers ze voor het eerst detecteren en hun bestaan bewijzen. Dat jaar stuitten wetenschappers namelijk op zwaartekrachtsgolven afkomstig van twee botsende zwarte gaten. En ook in de loop van 2016 en 2017 was het raak; meerdere malen werden er zwaartekrachtsgolven van fuserende zwarte gaten opgevangen. Maar de zwaartekrachtsgolfdetectoren waren tot meer in staat; ze zouden ook de zwaartekrachtsgolven gegenereerd door botsende neutronensterren moeten kunnen opvangen. En in het najaar van 2017 was het dan zover: voor het eerst werden zwaartekrachtsgolven van twee botsende neutronensterren gedetecteerd. Daarna werd het even stil omtrent de zwaartekrachtsdetectoren; ze kregen een flinke update, waarna ze – gevoeliger en beter dan ooit – de jacht op zwaartekrachtsgolven in april 2019 konden hervatten.

Zwaartekrachtsgolven..hoe zit het ook alweer?
Zwaartekrachtsgolven zijn kortegezegd rimpelingen in de ruimtetijd. Die ruimtetijd kun je jezelf het beste voorstellen als een vrij strak gespannen laken. Planeten en sterren liggen als ballen op dit laken, waardoor de ruimtetijd lokaal gekromd is. Ondertussen zijn er ook nog golven die door de ruimtetijd reizen: zwaartekrachtsgolven. Deze golven ontstaan tijdens extreme gebeurtenissen, zoals het fuseren van zwarte gaten of neutronensterren.

En nu lijkt het erop dat de onderzoekers die met de geüpdate zwaartekrachtsgolfdetectoren actief op zwaartekrachtsgolven jagen, binnenkort weer groot nieuws hebben. Op Twitter laat de LIGO Scientific Collaboration weten een veelbelovend zwaartekrachtsgolfsignaal te hebben opgevangen dat voorlopig wordt aangeduid als S190814bv. En het lijkt te gaan om zwaartekrachtsgolven ontstaan tijdens een fusie van een zwart gat en een neutronenster.


Zoals gezegd zijn er in het verleden al heel wat zwaartekrachtsgolven afkomstig van botsende zwarte gaten gedetecteerd. Deze zijn heel interessant. Maar zwaartekrachtsgolven afkomstig van een gebeurtenis waarbij een neutronenster betrokken is, zijn eigenlijk nog veel interessanter. Zwarte gaten kunnen we namelijk niet zien, maar neutronensterren wel. Zo slaagden onderzoekers er in 2017 in om kort nadat de zwaartekrachtsgolven van fuserende neutronensterren waren opgevangen, telescopen op de plek van de fusie te richten en deze op alle golflengten – waaronder röntgen, ultraviolet, optisch en radio – te bestuderen. Het leverde een schat aan informatie op. Zo bevestigden de waarnemingen dat zwaartekrachtsgolven met de snelheid van het licht door de ruimte bewegen én dat de fusie van twee neutronensterren vergezeld gaat door een kilonova: een nog niet eerder waargenomen heldere explosie. Ook de gevolgen van een fusie van een zwart gat en een neutronenster zouden wellicht met telescopen te zien moeten zijn. En daarom wordt er nu met man en macht gezocht naar eventuele bijbehorende optische signalen.

Daarbij moet worden opgemerkt dat S190814bv nu nog een kandidaat-signaal is. Dat betekent dat de onderzoekers niet met 100% zekerheid kunnen zeggen dat het door de zwaartekrachtsgolfdetectoren opgepikte signaal ook echt het resultaat is van zwaartekrachtsgolven. Maar: het signaal is wel sterk. Veel sterker dan het in april opgepikte kandidaat-signaal S190426c dat in in eerste instantie ook aan een fusie tussen een zwart gat en neutronenster werd toegeschreven, maar uiteindelijk te zwak bleek om op te volgen.

Een artistieke impressie van een neutronenster. Een neutronenster is eigenlijk niets anders dan de dichte, ineengestorte kern van een zware ster die eerder geëxplodeerd is. De neutronenster die nu een aanvaring met een zwart gat zou hebben gehad, heeft naar schatting een massa tussen de 2.2 en 2.5 zonsmassa’s. Afbeelding: NASA / Dana Berry.

Voor nu is S190814bv dus een veelbelovend signaal, dat momenteel op alle mogelijke manieren nader wordt onderzocht. Een goede reden om de LIGO Scientific Collaboration nauwlettend in de gaten te houden. Want daar kan ergens in de komende dagen en weken zomaar wereldnieuws vandaan komen. En mocht S190814bv onverhoeds toch geen stand houden, dan lijkt het toch een kwestie van tijd te zijn voor er wél zwaartekrachtsgolven die echt gegenereerd zijn door een zwart gat en neutronenster worden gedetecteerd. Want de sterk verbeterde detectoren blijven zoeken. En onderzoekers kunnen zelfs niet uitsluiten dat we daarbij uiteindelijk ontdekkingen doen waar we ons nu nog geen voorstelling van kunnen maken. “We verwachten toch ook wel op het onbekende te stuiten,” zo vertrouwde Chris van den Broeck, verbonden aan het Nationaal Instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) en lid van de LIGO-Virgo Collaboration dat de eerste zwaartekrachtsgolven in 2016 detecteerde, vorig jaar aan Scientias.nl toe. Dus nogmaals: houd die onderzoekers en hun zwaartekrachtsdetectoren in de gaten!