Donderdag 28/10/2021

AchtergrondNatuurkunde

Voor het eerst zien fysici hoe een zwart gat botst met een andere kosmische reus: de neutronenster

Computertekening van de botsing tussen een neutronenster (links) en een zwart gat (rechts). Het zwarte gat hapt de volledige ster tijdens de botsing in één stuk naar binnen.  Beeld CARL KNOX, OZGRAV - SWINBURNE UNIVERSITY
Computertekening van de botsing tussen een neutronenster (links) en een zwart gat (rechts). Het zwarte gat hapt de volledige ster tijdens de botsing in één stuk naar binnen.Beeld CARL KNOX, OZGRAV - SWINBURNE UNIVERSITY

Eindelijk hebben fysici ze gemeten, de trillingen veroorzaakt door een botsing tussen twee kosmische reuzen: een zwart gat en een neutronenster. Die gebeurtenis stond met stip bovenaan het wensenlijstje van ’s werelds zwaartekrachtgolfdetectoren, apparaten die het subtiele deinen van ruimte en tijd detecteren.

De botsing was de laatste ontbrekende gebeurtenis in de alsmaar groeiende verzameling van detectoren Ligo en Virgo. Die verwierven in 2015 wereldfaam met de eerste meting van zwaartekrachtsgolven, het deinen van ruimte en tijd. Toen zagen ze de trillingen veroorzaakt door de botsing tussen twee zwarte gaten, voorwerpen zo zwaar dat zelfs het licht niet aan hun aantrekkingskracht kan ontsnappen.

Zo’n botsing laat het vierdimensionale grafiekpapier waarop de werkelijkheid rust trillen als een drilpudding waarop je met een lepel slaat, waarna fysici hier op aarde het inmiddels zeer zwakke getril uit de achtergrondruis visten. Knap, want het signaal was subtieler dan de stijging van het wateroppervlak in het Nederlandse IJsselmeer wanneer je daar één enkel druppeltje water in deponeert. Met die meting bewezen ze bovendien het gelijk van Albert Einstein, die dergelijke trillingen honderd jaar eerder al in zijn algemene relativiteitstheorie had voorspeld.

Sindsdien vingen de detectoren meer trillingen op van botsende zwarte gaten. Ook zagen ze hoe twee neutronensterren op elkaar klapten, de dicht samenpakte overblijfselen van overleden sterren waarvan één enkel theelepeltje grofweg zoveel weegt als de Mount Everest. Maar een ‘gemengde botsing’, tussen een neutronenster en een zwart gat, bleef tot nog toe uit – al ontstond soms wat twijfel of een botsend voorwerp nu een neutronenster of een zwart gat was.

zwaartekrachtgolven Beeld rv
zwaartekrachtgolvenBeeld rv

Missing link

Aan die impasse kwam, zo blijkt achteraf, in januari 2020 een eind. Toen zagen de fysici, tien dagen uit elkaar, twee signalen die onmiskenbaar afkomstig bleken van zo’n mengbotsing, zo melden ze dinsdag in vakblad The Astrophysical Journal Letters.

“Hier zaten we echt op te wachten. Dit was de missing link”, zegt sterrenkundige Selma de Mink (Max Planck Instituut voor Astrofysica), zelf niet bij het onderzoek betrokken. De vondst van deze mengbotsing is van belang omdat niemand nog een neutronenster om een zwart gat had zien draaien.

De metingen bevestigen dat zulke duo’s in het kosmisch wild inderdaad voorkomen. “Dit gaat ons meer inzicht geven in hoeveel van dit soort systemen bestaan en hoe ze geboren worden in supernova-explosies, waarbij sterren instorten tot zwart gat of neutronenster”, zegt De Mink.

Lichtshow

De gemeten botsingen vonden diep in de kosmos plaats. De golven deden er respectievelijk 900 miljoen en een miljard jaar over om de aarde te bereiken. Hoewel men wist waar aan de hemel de twee reuzen op elkaar waren geklapt, zagen astronomen met gewone telescopen niets van dat spektakel.

Niet vreemd, meent Chris van den Broeck van natuurkunde-instituut Nikhef, co-auteur van het artikel. “Je verwacht een lichtshow wanneer een zwart gat een neutronenster eerst aan stukken scheurt, maar dat gebeurt hier niet”, zegt hij. De neutronensterren werden juist in één stuk naar binnen gehapt, als een prop papier die je in de Efteling in een Hollebolle Gijs werpt.

Nu deze botsingen gezien zijn, staat voor Van den Broeck het meten van meer botsingen tussen twee neutronensterren bovenaan de verlanglijst. “We begrijpen nog niet goed hoe dat soort sterren er van binnen uitzien. En dan heb ik het niet over een cijfertje ergens ver achter de komma in onze modellen, maar over veel fundamentelere vragen”, zegt hij.

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234