Speurtocht van 11 jaar zet theorie dubbele zwarte gaten op z'n kop

Een elf jaar durende speurtocht naar laagfrequente zwaartekrachtsgolven heeft tot nu toe niets opgeleverd, zo melden Australische radioastronomen deze week in Science. Dat doet vermoeden dat er iets goed mis is met onze ideeën over dubbele zwarte gaten in de kernen van verre sterrenstelsels.

Beeld NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al.

Zwaartekrachtsgolven zijn minieme rimpelingen in de ruimtetijd, die in 1916 zijn voorspeld door Albert Einstein, maar die nog nooit direct zijn waargenomen. Ze ontstaan wanneer grote massa's sterke versnellingen ondergaan. Relatief hoogfrequente zwaartekrachtsgolven worden bijvoorbeeld geproduceerd (naar men aanneemt) door neutronensterren die in een baan om elkaar heen bewegen, naar binnen spiralen, en uiteindelijk versmelten tot een zwart gat. Zwaartekrachtsgolven met een veel lagere frequentie zouden geproduceerd moeten worden door dubbele superzware zwate gaten in de kernen van sterrenstelsels.

Zwaartekrachtsgolven

Astronomen verwachten dat er veel sterrenstelsels zijn met zo'n dubbel superzwaar zwart gat in de kern. Sterrenstelsels botsen en versmelten namelijk met elkaar, en uit theoretische modellen volgt dat het heel lang kan duren voordat ook de twee centrale zwarte gaten met elkaar versmelten. Al die tijd draaien de twee superzware zwarte gaten in een (steeds kleiner wordende) baan om elkaar heen, en zouden er zwaartekrachtsgolven opgewekt moeten worden.

Met de Parkes-radiotelescoop in Australië hebben de sterrenkundigen elf jaar lang een aantal millisecondepulsars in de gaten gehouden - extreem snel roterende sterren die met de regelmaat van een atoomklok korte radiopulsjes produceren. Door de aankomsttijdstippen van de pulsjes extreem nauwkeurig vast te leggen (tot op enkele miljardsten van een seconde), zou het mogelijk moeten zijn om zwaartekrachtsgolven te detecteren. Die vervormen namelijk de ruimtetijd, zodat de afstanden tot de pulsars met enkele meters variëren, waardoor ook de aankomsttijdstippen van de pulsjes extreem kleine variaties vertonen.

Na elf jaar meten concluderen de astronomen nu echter dat hun Pulsar Timing Array tot nu toe geen aanwijzingen heeft opgeleverd voor het bestaan van laagfrequente zwaartekrachtsgolven. Dat betekent dat het aantal dubbele supezware zwarte gaten in het heelal veel kleiner is dan door theoretici wordt voorspeld. Een mogelijke verklaring is dat de twee zwarte gaten van botsende sterrenstelsels wél al na relatief korte tijd versmelten tot één extreem zwaar zwart gat. Overigens is afgelopen maand met aardse detectoren ook een nieuwe speurtocht op touw gezet naar de hoogfrequente zwaartekrachtsgolven van versmeltende neutronensterren. Ook die heeft tot nu toe nog niets opgeleverd.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.