Sterrenkundige primeur: zwart gat eet neutronenster op

Gieljan de Vries

2021-06-29 16:23:48

gravitatiegolven neutronenster

Voor het eerst hebben LIGO en Virgo zwaartekrachtsgolven opgevangen van een zwart gat dat een neutronenster opvreet.

Tientallen koppels van zwarte gaten hebben de gravitatiegolfmeters bij LIGO in de VS en Virgo in Italië al op elkaar zien botsen, en twee keer maten de ultragevoelige laserinstallaties zelfs al sporen van botsende neutronensterren. Dat is spannend, want uit de klank van zo’n botsing is veel af te leiden over hoe zulke extreem zware massa’s zich gedragen. Gemengde botsingen zouden het plaatje nog completer maken, maar die had geen sterrenkundige ooit gezien. Tot nu.

In het vakblad Astrophysical Journal Letters presenteren de twee gravitatiegolfdetectoren LIGO en Virgo op dinsdag de eerste waarnemingen van een botsend zwart gat met een neutronenster. “Dankzij deze metingen leren we hoe zulke gemengde systemen ontstaan”, zegt hoogleraar natuurkunde Chris van den Broeck (Nikhef en Universiteit Utrecht).

gravitatiegolven neutronenster
Gravitatiegolven ontstaan als twee zware massa’s razendsnel om elkaar draaien – in dit geval een neutronenster en een zwart gat, allebei zwaarder dan de zon. © LIGO / Virgo

Lees ook:

Afwijkend signaal

Op 5 januari 2020 was het weer zover: de laserbundels van het LIGO-station Livingston en Virgo maten een minieme verandering in de kilometerslange gangen waar ze in op en neer kaatsen. Tien dagen later was het opnieuw prijs: gravitatiegolven gespot! Dat is niet voor het eerst – LIGO in de VS mat al in 2016 zijn eerste botsende zwarte gaten. Maar deze keer zag het signaal er anders uit dan normaal.

Onderzoekers van het Nederlandse instituut Nikhef keken mee naar de metingen van januari 2020. De gebeurtenissen GW200105 en GW200115 laten niet de strakke golfvorm van twee samensmeltende zwarte gaten zien, of het zwakkere signaal van twee botsende neutronensterren.

Een jaar werken de onderzoekers aan de analyse, die laat zien dat er in een paar weken tijd twee keer een neutronenster in een zwart gat viel. Op 5 januari knalde een zwart gat van 8,9 zonsmassa’s op een neutronenster van 1,9 zonsmassa, op een afstand van negen miljoen lichtjaar van de aarde. Op 15 januari was het weer prijs, dit keer een miljard lichtjaar ver: een iets lichter zwart gat, 5,7 keer zo zwaar als onze zon, vrat toen een neutronenster van 1,5 zonsmassa op.

Uw cookieinstellingen laten het tonen van deze content niet toe. De volgende cookies zijn nodig: Marketing. Wijzig uw instellingen om deze content te zien.
Animatie van gravitatiegolven van een neutronenster die wordt opgeslokt door een zwart gat. © LIGO / Virgo

Zeldzaam

Waarom zijn botsingen tussen zwarte gaten en neutronensterren zo zeldzaam? Een mogelijke verklaring is dat dit soort gemengde dubbelsterren zeldzaam is. Van den Broeck: “Wordt zo’n stelsel geboren als twee zware sterren in een dubbelster aan hun eind komen als een neutronenster en een zwart gat? Of ontstaan ze afzonderlijk en moeten ze elkaar zien te vinden en vangen in een drukke omgeving zoals een bolvormige sterhoop?” Welk van die routes het meest voorkomt en hoe vaak, dat moet duidelijk worden uit vervolgmetingen.

Met nog maar twee metingen van een zwart gat dat een neutronenster opvreet (eerdere waarnemingen bleken bij nader inzien statistisch te zwak om op te bouwen), is het nog lastig conclusies trekken. “Het helpt ook niet dat de modellen die we in onze zoektocht gebruiken nog niet alle relevante fysica bevatten zoals of het zwarte gat de neutronenster voor de botsing uitrekt of stukscheurt”, vertelt Van den Broeck. “Dat vraagt nu simpelweg nog te veel rekenkracht.”

Onzichtbaar

Als gravitatiegolven nog geen eenduidig plaatje geven van botsende neutronensterren en zwarte gaten, ligt het voor de hand om ook andere waarnemingen te gebruiken. De laatste jaren knopen sterrenkundigen steeds vaker telescopen, neutrino-observatoria en zwaartekrachtsgolfdetectoren aan elkaar. In dit geval lukt dat nog niet: “Het zwarte gat vreet de neutronenster in één hap op, zodat er maar nauwelijks licht of andere straling ontstaat”, weet Van den Broeck. “Als het zwarte gat kleiner is, gaat dat proces langzamer en komt er misschien genoeg straling vrij om te kunnen waarnemen.”

Afwachten dus, tot er weer onrust is in de lasergangen van LIGO en Virgo.

Bronnen: Astrophysical Journal Letters, persbericht, Chris van den Broeck

Beeld: LIGO/Virgo

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

Nieuwste editie

Met onder andere: Vliegende auto's - Leven na corona - Naaldloze injecties