Bron van zwaartekrachtsgolven optisch waargenomen

Kilonova katapulteert zware elementen de ruimte in

VSRUG vzw

GW170817


Voor de allereerste keer in de geschiedenis hebben astronomen zowel zwaartekrachtsgolven als lichtgolven van hetzelfde evenement waargenomen dankzij een intense globale samenwerking tussen wetenschappers van LIGO, ESO en andere organisaties van over heel de wereld.

Op 17 augustus 2017 detecteerde de zwaartekrachtsgolf interferometer LIGO in de Verenigde Staten voor de vijfde keer zwaartekrachtsgolven. Deze golven werden bijna simultaan gedetecteerd door de Virgo Interferometer in Italië. Slechts twee seconden later observeerden de ruimtetelescopen Fermi (NASA) en INTEGRAL (ESA) een korte gammaflits in hetzelfde gebied van de ruimte. De gammaflits kreeg de weinig prozaïsche naam GW170817.

Odoo tekst en afbeelding blok
Odoo afbeelding en tekstblok

130 miljoen lichtjaar

Omdat de LIGO en Virgo interferometers niet in staat zijn de bron van zwaartekrachtsgolven heel precies te lokaliseren werd een hele vloot aan optische telescopen ingeschakeld. De Swope-telescoop in Chili was de eerste die een nieuw lichtpuntje aan de hemel vond. Op bijna hetzelfde moment spotte de VISTA-telescoop het gebeuren in infrarood licht.

Wereldwijd namen maar liefst 70 observatoria deel aan een campagne om de evolutie van de gammaflits te volgen, waaronder ook de beroemde Hubble Space Telescope van NASA en ESA die zich 700km boven het aardoppervlak bevindt.

Afstandsschattingen met behulp van zowel de data van de zwaartekrachtsgolven als de observaties in zichtbaar licht lokaliseren GW170817 op dezelfde afstand als het elliptische sterrenstelsel NGC 4993 op ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de Aarde. Hierdoor is de gammaflits de meest nabije bron van zwaartekrachtsgolven ooit ontdekt.

Gerimpelde ruimtetijd

Rimpelingen in de ruimtetijd die bekendstaan als zwaartekrachtsgolven worden gecreëerd door bewegende massa's. Slechts de meest intense zwaartekrachtsgolven, veroorzaakt door snelle veranderingen in de snelheid van zeer massieve objecten, kunnen tot op heden gedetecteerd worden.

Eén zo'n gebeurtenis is de samensmelting van neutronensterren, extreem dichte kernen van sterren met een bijzonder hoge massa die achtergebleven zijn na een supernova. Deze samensmeltingen waren tot op heden de leidende hypothese om korte gammaflitsen te verklaren. Volgens de voorspellingen zou zich vervolgens een enorme explosie moeten voordoen, 1000 keer krachtiger dan een normale nova. Zo'n explosie wordt daarom ook wel een 'kilonova' genoemd.

De gelijktijdige ontdekking van zowel zwaartekrachtsgolven als gammastralen van GW170817 wekte de hoop bij wetenschappers dat het hier daadwerkelijk om een kilonova ging. Verder onderzoek wees uit dat de waargenomen eigenschappen sterk overeenkomen met de theoretische voorspellingen. Kilonovae werden reeds 30 jaar geleden voorspeld maar de gebeurtenis van 17 augustus markeert één van de weinige bevestigde waarnemingen

Odoo tekst en afbeelding blok

De geboorte van goud

Volgend op de samensmelting van de twee neutronensterren werd een schokgolf met daarin zware, radioactieve elementen de ruimte in geslingerd aan maar liefst 20% van de snelheid van het licht. De kleur van de kilonova verschoof van het blauwe eind van het spectrum naar diep rood in de loop van slechts enkele dagen. Deze verschuiving deed zich veel sneller voor dan ooit waargenomen in eender welke andere stellaire explosie.

Spectra van ePESSTO en het V-shooter instrument van de VLT (Very Large Telescope) wijzen op de aanwezigheid van cesium en tellurium, geproduceerd tijdens de samensmelting van de neutronensterren en vervolgens weggekatapulteerd in de ruimte door de kilonova.

Deze waarnemingen bevestigen voor het eerst de theorie dat alle elementen zwaarder dan ijzer gevormd worden door nucleaire reacties in stellaire objecten van extreem hoge densiteit door wat r-proces nucleosynthese wordt genoemd.


"Dit is topnieuws!"

Professor Maarten Baes van het Sterrenkundig Observatorium van de Universiteit Gent reageert:

"Het belang van deze ontdekking is niet te onderschatten, het is de eerste bron van zwaartekrachtsgolven waarbij ook elektromagnetische straling wordt waargenomen. Dit is eigenlijk een van de waarnemingen waar iedereen op zat te wachten sinds de eerste observationele ontdekking van zwaartegolven. Het vermoeden van deze ontdekking veroorzaakte ook heel wat deining in de community de voorbije weken, zeker de afgelopen week"

(ESO/RDB/GVDM)