Zwaartekrachtsgolven gedetecteerd van tweede paar botsende zwarte ga..


Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Ans Hekkenberg
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2016/artikel.pag?objectnumber=339165
printerversie
15 juni 2016, 2016/23

Zwaartekrachtsgolven gedetecteerd van tweede paar botsende zwarte gaten

De LIGO Scientific Collaboration en de Virgo collaboration identificeren een tweede zwaartekrachtsgolf-event in de data van de Advanced LIGO-detectoren. Op 26 december 2015 om 04:38:53 Nederlandse tijd hebben wetenschappers voor de tweede keer zwaartekrachtsgolven - rimpelingen in de
ruimtetijd - waargenomen.
Artist impression van twee neutronensterren die zwaartekrachtsgolven veroorzaken
vergroten Artist impression van twee neutronensterren die zwaartekrachtsgolven veroorzaken
Credits: INFN
De zwaartekrachtsgolven zijn gedetecteerd door beide Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) detectoren, in Livingston (Louisiana) en Hanford (Washington) in de Verenigde Staten. De LIGO-observatoria worden gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF).
Ze zijn ontworpen en gebouwd en worden gerund door Caltech en MIT. De ontdekking, die geaccepteerd is voor publicatie in Physical Review Letters, is gedaan door de LIGO Scientific Collaboration (inclusief de GEO Collaboration en het Australian Consortium for Interferometric Gravitational
Astronomy) en de Virgo Collaboration, gebruikmakend van data van de twee LIGO-detectoren.

Zwaartekrachtsgolven bevatten informatie over hun turbulente oorsprong en over de aard van zwaartekracht, die op geen andere manier kan worden verkregen. Natuurkundigen hebben geconcludeerd dat de gedetecteerde zwaartekrachtsgolven zijn ontstaan tijdens de laatste momenten van de samensmelting
van twee zwarte gaten - met 14 en 8 keer de massa van de zon - waardoor een enkel, zwaarder, tollend zwart gat ontstond dat 21 keer de massa van de zon weegt.

"Het is geweldig dat we binnen een paar maanden al twee krachtige botsingen hebben gezien. Deze zwarte gaten zijn veel minder zwaar dan de zwarte gaten die geobserveerd zijn in de eerste detectie," zegt Jo van den Brand, leider van Nikhef's zwaartekrachtsgolven-programma en professor in de
natuurkunde aan de Vrije Universiteit Amsterdam. "Het is een veelbelovende start van het in kaart brengen van de populatie van zwarte gaten in ons universum."

Tijdens de samensmelting, die ongeveer 1,4 miljard jaar geleden plaatsvond, werd een hoeveelheid energie grofweg gelijk aan de massa van de zon omgezet in zwaartekrachtsgolven. Het waargenomen signaal komt van de laatste 27 omwentelingen van de zwarte gaten voor hun samensmelting tot een zwart
gat. Op basis van de aankomsttijd van de signalen (de golven kwam 1,1 milliseconden eerder aan in de Louisiana-detector dan in de Hanford-detector) kan de positie van de bron aan de hemel grofweg worden bepaald.

"Binnenkort kunnen we met drie detectoren nog veel beter de positie van de bronnen van zwaartekrachtsgolven bepalen", zegt Stan Bentvelsen, directeur van Nikhef. "Want de Europese interferometer Advanced Virgo staat op het punt om aan te sluiten bij de LIGO-interferometers en zal daarmee een
significante bijdrage gaan leveren aan het detectienetwerk van zwaartekrachtsgolven."

Samaya Nissanke, sterrenkundige en Excellence Fellow van de Radboud Universiteit vult aan: "Daarmee kunnen we dan veel efficienter elektromagnetische telescopen richten en zo de fysica van het samensmelten van zwarte gaten en neutronensterren bestuderen."

Nederlandse wetenschappers spelen belangrijke rol bij ontdekking zwaartekrachtsgolven
Net als bij de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven waren Nederlandse wetenschappers ook nauw betrokken bij deze tweede detectie. Als leden van de 'LIGO Scientific Collaboration - Virgo Collaboration' (LVC) hebben natuurkundigen van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef)
en de Vrije Universiteit Amsterdam, en sterrenkundigen van de Radboud Universiteit cruciale bijdragen geleverd aan de validatie van de meting, de data-analyse van deze zwaartekrachtsgolven, en meegewerkt aan de astrofysische interpretatie. Lees verderop meer details over deze Nederlandse
bijdrage.

"Omdat we bij dit nieuwe event veel meer omwentelingen van de twee zwarte gaten konden waarnemen voorafgaand aan de samensmelting, konden weer andere aspecten van de algemene relativiteitstheorie onder de loep worden genomen. De manier waarop zwaartekrachtsgolven eerst worden opgewekt door de
snel om elkaar heen bewegende zwarte gaten en dan worden verstrooid door de sterke ruimtetijdkromming in hun buurt, kon in detail worden gemeten. De resultaten van de analyses uitgevoerd op Nikhef zijn ook hier in overeenstemming met de voorspellingen van Einsteins theorie," zegt Chris Van Den
Broeck, cooerdinator data-analyse van de collaboratie en Nikhef-onderzoeker.

De eerste detectie van zwaartekrachtsgolven, bekendgemaakt op 11 februari 2016, was een mijlpaal in de natuurkunde en astronomie; het bevestigde een belangrijke voorspelling van Albert Einstein's relativiteitstheorie uit 1915, en markeerde de start van de nieuwe richting van
zwaartekrachtsgolven-astronomie.

"Met het blootleggen van deze populatie van zwarte gaten zijn we begonnen met zwaartekrachtsgolven-astronomie. Het is een opwindende week met eerst de uitstekende werking van LISA-Pathfinder en nu weer een botsing van zwarte gaten." zegt sterrenkundige Gijs Nelemans van de Radboud
Universiteit & KU Leuven, en verbonden aan Nikhef.

Beide ontdekkingen zijn mogelijk gemaakt door de verbeterde capaciteiten van Advanced LIGO, een belangrijke upgrade die de gevoeligheid van de instrumenten verbetert ten opzichte van de eerste generatie LIGO-detectoren. Dit maakt het mogelijk om het volume van het heelal dat bestudeerd wordt,
sterk te vergroten.

Advanced LIGO's volgende data-taking run zal deze herfst beginnen. Het is de verwachting dat tegen die tijd verdere verbeteringen van de detectorgevoeligheid van LIGO het mogelijk maken om 1,5 tot 2 keer zoveel volume van het universum te bereiken. De Advanced Virgo-detector sluit naar
verwachting aan in de tweede helft van de aankomende run.

Over LIGO en Virgo
LIGO-onderzoek wordt uitgevoerd door de LIGO Scientific Collaboration (LSC), een groep van meer dan 1.000 wetenschappers van universiteiten in Amerika en 14 andere landen. Meer dan 90 universiteiten en onderzoeksinstituten in de LSC ontwikkelen detectortechnologie en analyseren data; ongeveer
250 studenten leveren als leden van de collaboratie grote bijdragen. Het LSC-detectornetwerk bestaat uit de LIGO-interferometers en de GEO600-detector.

Virgo-onderzoek wordt uitgevoerd door de Virgo Collaboration, bestaande uit meer dan 250 natuurkundigen en technici van 19 verschillende Europese onderzoeksgroepen: zes van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Frankrijk; acht van het Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
(INFN) in Italie; twee in Nederland met het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef); het MTA Wigner RCP in Hongarije; de POLGRAW-groep in Polen en de European Gravitational Observatory (EGO), het laboratorium waar de Virgo-detector gehuisvest is nabij Pisa in Italie.

De US National Science Foundation neemt de leiding in de financiele ondersteuning voor Advanced LIGO. Financieringsorganisaties in Duitsland (Max Planck Society), Groot-Brittannie (Science and Technology Facilities Council, STFC) en Australie (Australian Research Council) hebben ook
significante steun gegeven aan het project.

Meerdere van de belangrijkste technologieen die Advanced LIGO zoveel gevoeliger hebben gemaakt zijn ontwikkeld en getest door de German UK GEO collaboratie. Aanzienlijke computer resources zijn bijgedragen door het AEI Hannover Atlas Cluster, het LIGO Laboratory, Syracuse University, het ARCCA
cluster van Cardiff University, de University of Wisconsin-Milwaukee, en het Open Science Grid. Verschillende universiteiten hebben belangrijke componenten van Advanced LIGO ontworpen, gebouwd en getest: de Australian National University, de University of Adelaide, de University of Western
Australia, de University of Florida, Stanford University, Columbia University in the City of New York, en Louisiana State University. Het GEO-team bestaat uit wetenschappers van de Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, AEI), Leibniz Universitaet Hannover,
samen met partners van de University of Glasgow, Cardiff University, de University of Birmingham, andere universiteiten in Groot-Brittannie en Duitsland en de University of the Balearic Islands in Spanje.

Nederlandse bijdragen
Nikhef levert binnen de LIGO-Virgo-samenwerking belangrijke bijdragen zowel aan instrumentatie als aan data-analyse. Met name software voor het detecteren en modelleren van zwaartekrachtsgolven afkomstig van samensmeltende zwarte gaten en neutronensterren, maar ook voor de zoektocht naar
continue zwaartekrachtsgolven van bijvoorbeeld sneldraaiende neutronensterren in binaire systemen.

Voor de Advanced Virgo-detector, die als uitbreiding van het LVC-netwerk dit jaar in gebruik genomen zal worden, is Nikhef verantwoordelijk voor seismische isolatie en voor optische sensoren die de stabiele werking van het instrument moeten garanderen. Verder speelt Nikhef een belangrijke rol
binnen het Einstein Telescope project, een toekomstig observatorium voor zwaartekrachtsgolven.

De sterrenkundigen van de Radboud Universiteit richten zich op de astrofysische interpretatie en het combineren van zwaartekrachtsgolfinformatie met gegevens van traditionele telescopen. Daarvoor ontwikkelen ze binnen de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA) onder andere de
BlackGEM-telescoop.

Over Nikhef
Het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) verricht onderzoek op het gebied van deeltjes- en astrodeeltjesfysica. Nikhef is een samenwerkingsverband tussen de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) en vijf universiteiten: de Vrije Universiteit Amsterdam, de
Radboud Universiteit, de Universiteit van Amsterdam, de Universiteit Utrecht en de Rijksuniversiteit Groningen. FOM maakt deel uit van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

De Radboud Universiteit is daarnaast zelfstandig lid van Virgo.

Meer informatie
Beeldmateriaal en achtergrondinformatie vindt u op http://www.nikhef.nl/media

U kunt contact opnemen met:

Afdeling Wetenschapscommunicatie Nikhef
Vanessa Mexner, (020) 592 50 75 of (020) 592 20 75

Prof. Jo van den Brand, Programmaleider van de gravitatiefysica-groep van Nikhef en hoogleraar in de subatomaire fysica aan de Vrije Universiteit Amsterdam, (020) 592 20 15.

Prof. Stan Bentvelsen, Directeur Nikhef, (020) 592 50 01

Dr. Chris Van Den Broeck, Senior-onderzoeker gravitatiefysica-groep van Nikhef, (020) 592 20 53

Prof. Gijs Nelemans, Hoogleraar sterrenkunde, Radboud Universiteit en KU Leuven en verbonden aan Nikhef, (024) 365 29 83,