Nieuwe kaart van het heelal maakt gebruik van zwaartekrachtgolven

Artist’s impression van de ‘zwaartekrachtgolfhemel’. (Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology and South African Radio Astronomy Observatory (SARAO))

Het onderzoek¹ heeft ook de grootste galactische zwaartekrachtgolfdetector ooit opgeleverd en nieuwe aanwijzingen opgeleverd voor een ‘achtergrond’ van zwaartekrachtgolven: onzichtbare maar ongelooflijk snelle rimpelingen in de ruimte die kunnen helpen bij het ontsluieren van enkele grote kosmische mysteries. De vandaag gepubliceerde resultaten bieden nieuwe inzichten in de grootste zwarte gaten van het heelal, hoe ze het heelal hebben gevormd, en de kosmische architectuur die ze hebben achtergelaten.

Hoofdauteur van twee van de publicaties en onderzoeker aan Swinburne, Matt Miles, zegt dat het onderzoek nieuwe wegen opent om het heelal waarin we leven te begrijpen. ‘Door de achtergrond te bestuderen, kunnen we afstemmen op de echo’s van kosmische gebeurtenissen die zich in de loop van miljarden jaren hebben afgespeeld’, legt hij uit. ‘Het laat zien hoe sterrenstelsels en het heelal zelf zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.’

Samensmeltende superzware zwarte gaten

Daarnaast heeft het onderzoek bewijs gevonden voor zwaartekrachtgolfsignalen afkomstig van samensmeltende superzware zwarte gaten, waarbij een signaal is opgevangen dat sterker is dan de signalen die met zwaartekrachtgolfdetectoren op aarde zijn geregistreerd, en dat in slechts een derde van de tijd.

Bij hun onderzoek hebben Miles en collega’s gebruik gemaakt van de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika – een van de meest gevoelige en geavanceerde instrumenten in zijn soort. MeerKAT werd ingezet om pulsars waar te nemen en tot op enkele nanoseconden nauwkeurig te timen. Pulsars – snel ronddraaiende neutronensterren – fungeren als natuurlijke klokken, en met hun constante pulsen kunnen wetenschappers de minuscule veranderingen detecteren die door voorbijkomende zwaartekrachtgolven worden veroorzaakt. Tezamen vormen de pulsars een detector van galactische properties waarmee zwaartekrachtgolven aan de hemel in kaart kunnen worden gebracht, om daarin optredende patronen en variaties te ontdekken.

Op de zeer detailrijke hemelkaart van zwaartekrachtgolven die dit heeft opgeleverd is een intrigerende anomalie te zien: een onverwachte ‘hotspot’ in het signaal die op het bestaan van een sterke bron van zwaartekrachtgolven wijst – bijvoorbeeld twee om elkaar wentelende superzware zwarte gaten met elk miljarden keren zoveel massa als onze zon.

Noten

1. MNRAS, 2 december