Cocons van stervende sterren kunnen een bron van zwaartekrachtgolven zijn

Beeld: Wanneer een jet uit een ingestorte ster ontsnapt, komt hij in botsing met een cocon van stellair puin, waardoor de stermaterie verhit raakt en ontsnapt. Credit: Ore Gottlieb/CIERA/Northwestern University.

Zulke cocons ontstaan wanneer een zware ster puin uitstoot terwijl hij tot een zwart gat ineenstort. Het recent verbeterde Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zou in staat moeten zijn om de zwaartekrachtgolven van cocons te detecteren. Het nieuwe resultaat is gepresenteerd tijdens de 242e bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week in Albuquerque (VS) wordt gehouden.

Tot nu toe hebben astronomen alleen zwaartekrachtgolven gedetecteerd die afkomstig zijn van botsingen tussen twee zwarte gaten, twee neutronensterren of één van elk. Hoewel in theorie ook zwaartekrachtgolven van enkelvoudige objecten meetbaar zouden moeten zijn, is dat tot nu toe niet gelukt.

Een team van onderzoekers van Northwestern University, onder leiding van Ore Gottlieb, heeft nu echter met behulp van geavanceerde simulaties aangetoond dat ook de turbulente, energierijke cocons van puin rond stervende zware sterren zwaartekrachtgolven kunnen uitzenden.

Turbulente oorden

Wanneer zware sterren ineenstorten tot zwarte gaten, kunnen ze krachtige deeltjesstromen (jets) produceren die zich met bijna de snelheid van het licht voortplanten. Gottlieb en zijn team hebben dit proces gemodelleerd vanaf het moment dat de ster ineenstort tot een zwart gat stort totdat de straal door de cocon heen breekt.

Aanvankelijk wilde Gottlieb zien of de accretieschijf die zich rond een zwart gat vormt detecteerbare zwaartekrachtgolven kon uitzenden. Maar uit zijn gegevens kwam steeds iets onverwachts naar voren. Toen hij de zwaartekrachtsgolven uit de omgeving van het zwarte gat berekende, vond hij een andere bron die zijn berekeningen verstoorde: de cocon. In eerste instantie probeerde hij deze bijdrage te negeren, maar dat bleek onmogelijk. En toen realiseerde hij zich dat de cocon een interessante bron van zwaartekrachtgolven was.

Cocons zijn turbulente oorden, waar hete gassen en puin zich willekeurig vermengen en in alle richtingen van de jet verwijderen. Wanneer deze energierijke bubbel versnelt, verstoort hij de ruimtetijd en ontstaat een rimpeling van zwaartekrachtgolven.