Astronomen vinden laagfrequente signalen, mogelijk geassocieerd met zwaartekrachtgolven

Een internationaal team van astronomen - waaronder 17 Cornellians (*) - meldt dat ze een eerste zwakke, laagfrequente gefluister hebben gevonden, mogelijk afkomstig van zwaartekrachtgolven veroorzaakt door gigantische, botsende zwarte gaten in verre sterrenstelsels.

De bevindingen werden verkregen uit meer dan 12,5 jaar aan gegevens verzameld met de nationale radiotelescopen van Green Bank, West Virginia, en de onlangs ingestorte schotel van het Arecibo Observatorium (**) in Arecibo, Puerto Rico.

Het onderzoek werd aangekondigd tijdens een persconferentie op de nationale bijeenkomst van de American Astronomical Society, die online werd gehouden vanwege de COVID-19-pandemie. De persconferentie benadrukte het onderzoek, "The NANOGrav 12.5-year Data Set: Search for an Isotropic Stochastic Gravitational-wave Background", gepubliceerd op 24 december in The Astrophysical Journal Letters.

Bij de foto: De illustratie toont de aarde in een ruimte-tijd, vervormd door zwaartekrachtgolven alsook de bijbehorende effecten op radiosignalen afkomstig van pulsars. Foto: Tonia Klein / NANOgrav

De astronomen zijn allemaal deelnemers aan het North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) - project, dat pulsars gebruikt - snel ronddraaiende dichte sterren - die fungeren als golfdetectoren en kosmische tijdwaarnemers.

Samenvoegende gigantische zwarte gaten creëren zwaartekrachtsgolven die rimpelingen door de ruimte-tijd kunnen sturen en de regelmaat van een pulsar kunnen beïnvloeden - wat uiteindelijk aangeeft dat de positie van de aarde in het universum mogelijk enigszins is verschoven.

"We moeten duidelijk zijn: we beweren nog niet dat we zwaartekrachtgolven hebben gedetecteerd", zei Shami Chatterjee, Ph.D. ’03, een hoofdonderzoeker van Cornell bij de afdeling Astronomie van het College of Arts and Sciences (A&S). "We hebben een signaal gedetecteerd dat consistent is met het bestaan ​​van zwaartekrachtgolven, maar dat kunnen we nog niet helemaal bewijzen. We denken dat dit het topje van de ijsberg is, maar we moeten het ook echt tot onze eigen tevredenheid demonstreren. ”

Om een ​​idee te krijgen van de grootte van deze zwaartekrachtgolven, wordt verwezen naar de golfdetectie door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) begin 2016, toen wetenschappers twee samensmeltende zwarte gaten zagen.

De fusie veroorzaakte kilohertz-golven die honderden kilometers lang waren, klein genoeg om op aarde gebaseerde detectoren in staat te stellen ze op te vangen van kilometerbrede sensoren op het land. Die bevinding bevestigde een belangrijke voorspelling van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein uit 1915. 

In het geval van NANOGrav zijn gigantische zwarte gaten aan het versmelten.

"De massa waar we het over hebben, zijn de gigantische zwarte gaten die zich in de centra van sterrenstelsels bevinden", zegt James Cordes, de George Feldstein Professor of Astronomy (A&S). “Ze zijn een miljard keer de massa van de zon. Het zijn monsters. "

En deze monsters genereren zwaartekrachtstrillingen op nanohertz-schaal die lichtjaren lang zijn, zei Cordes. Daarom schakelen astronomen pulsars in om deze golven te helpen detecteren.

Auteur: Jan Vyvey.
Bron: Cornell University
 

(*) De Cornell-universiteit is een universiteit in het Amerikaanse Ithaca (New York). De universiteit behoort tot de Ivy League (acht particuliere onderzoeksuniversiteiten in het noordoosten van de Verenigde Staten) en geldt als een elite-universiteit. Ze wordt met regelmaat gerangschikt tussen de 15 beste universiteiten ter wereld, in 2010 stond ze als 14e in de Times Higher Education World University Rankings. In individuele gebieden wordt zij vaak nog hoger aangeschreven. Medewerkers van Cornell wonnen 41 Nobelprijzen.

Cornell werd opgericht in 1865 door Ezra Cornell (zakenman en pionier in de telecommunicatieindustrie) en Andrew Dickson White (wetenschapper). Tussen 1893 en 1913 verzorgde het de uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review.

(**) De Areciboradiotelescoop was een radiotelescoop in Puerto Rico, ongeveer 10 kilometer ten zuiden van de plaats Arecibo, op de noordkust van het eiland. Hij werd tot 2011 beheerd door Cornell University in samenwerking met de Amerikaanse National Science Foundation.

Na schade door orkaan Maria in 2017 en het breken van twee kabels in 2020 bleek de telescoop op instorten te staan en werd in november 2020 tot ontmanteling besloten. Op dinsdag 1 december stortte het – 900 ton zware - boven de schotel hangende platform met het instrumentarium ruim 100 meter naar beneden. Er zijn plannen om een nieuwe schotel te bouwen.