Laagfrequente zwaartekrachtgolven gedetecteerd
Astrofysici van het North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) Collaboration hebben bewijs gevonden voor zwaartekrachtgolven met een oscillatieperiode van jaren tot tientallen jaren. Dit wordt beschreven in een serie artikelen die in de Astrophysical Journal Letters zijn gepubliceerd.
In 1916 stelde Albert Einstein ruimtetijd voor als een vierdimensionaal weefsel. Hij stelde ook dat gebeurtenissen zoals exploderende sterren en samensmeltende gaten zorgen voor rimpelingen – zwaartekrachtgolven – in dit weefsel.
Bijna een eeuw later, in 2015, deden astrofysici van het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) en de Virgo-samenwerkingsverbanden de eerste waarneming van zwaartekrachtgolven veroorzaakt door de botsing tussen twee zwarte gaten met de massa van een ster.
Het nieuwe onderzoek van de NANOGrav Collaboration is het eerste bewijs van zwaartekrachtgolven met een erg lage frequentie.
Met behulp van milliseconden pulsars transformeerden de onderzoekers onze regio in de Melkweg tot een gigantische zwaartekrachtgolf-antenne.
Het streven van NANOGrav omvatte het verzamelen van gegevens van 68 pulsars, het opzetten van een pulsar-timing-array – een onderscheidend type detector.
De onderzoekers onderzochten 15 jaar aan gegevens van drie radiosterrenwachten: de Arecibo sterrenwacht in Puerto Rico, de Green Bank Telescope in West Virginia en de Very Large Array in New Mexico.
De analyse van het team leverde bewijs dat de variaties in de “kloksnelheid” van dergelijke milliseconden pulsars worden veroorzaakt door laagfrequente zwaartekrachtgolven.
De ruimtelijke verstoring door de zwaartekrachtgolven zorgt ervoor dat het lijkt alsof de kloksnelheid van de pulsars veranderen. Maar in werkelijkheid is het het strekken en buigen van de ruimte tussen de Aarde en de pulsars dat er voor zorgt dat hun radiopulsen miljardsten van een seconden vroeger of later dan verwacht op Aarde arriveren.
Volgens astrofysica Maura McLauglin van het NANOGrav Physics Frontiers Center zijn dit veruit de krachtigste zwaartekrachtsgolven die er bestaan.
Het detecteren van dergelijke kolossale zwaartekrachtsgolven vereist een overeenkomstige zware detector en heel vele geduld. De vermoedelijke bron van deze golven is een ver verwijderd paar van in een enge baan om elkaar heen draaiende ultra-zware zwarte gaten
Het detecteren van een “koor” van laagfrequente zwaartekrachtgolven zoals NANOGrav dat heeft gedaan, is een sleutel tot het ontrafelen van de mysteries van hoe structuren in de kosmos worden gevormd, aldus de onderzoekers. Ze hebben dit nieuwe deel van het spectrum geopend voor zwaartekrachtgolven.
Ze hebben laagfrequente golven gezien, uit een heel ander deel van het spectrum, en dat vertelt hun dat ze een alomtegenwoordig natuurkundig fenomeen zijn en dat men ze overal kan gaan zoeken.
De nieuwe resultaten bieden nieuwe inzichten in hoe sterrenstelsels evolueren en hoe superzware zwarte gaten groeien en samensmelten.
De wijdverspreide ruimtetijdvervorming die in hun bevindingen aan het licht komt, impliceert dat extreem massieve zwarte gaten op vergelijkbare wijze wijdverbreid kunnen zijn in het heelal, misschien in de honderdduizenden of zelfs miljoenen.
De eerste gegevens gaven aan dat de onderzoekers iets hoorden maar nu weten ze dat het de muziek is van het zwaartekrachtheelal. Als ze blijven luisteren zullen in dit orkest individuele instrumenten naar voren komen.
Eerste publicatie: 30 juni 2023
Bron: sci-news
