Klap in heelal leidt tot gammaflits, zwaartekrachtgolven en goud

Neutronensterren

Twee neutronensterren smelten samen (afb: NASA)

Voor kosmologische begrippen vond de botsing tussen twee neutronensterren vlakbij plaats, zo’n 130 miljoen lichtjaren van de aarde. Die klap had een zichtbaar effect op de zwaartekrachtgolven. Bij die klap zouden ook goud- en platinakernen gevormd zijn. Met recht een gouden ontmoeting. Die klap in een ander sterrenstelsel leverde niet alleen goud op, maar bevestigde ook enkele tot nu toe onbewezen theorieën van Albert Einstein.

Gister meldden wetenschappers dat er midden augustus twee zwakke signalen waren opgevangen. Ze kwamen er achter waar deze signalen lang geleden zijn ontstaan. Aan de hand van lichtmetingen en metingen van andere energievormen werden een paar kosmische vragen beantwoord.
Te beginnen met Einstein hebben wetenschappers geloofd dat als twee neutronensterren op elkaar klappen dat er dan een zwaartekrachtgolf zou ontstaan, een rimpel in het weefsel van de tijdruimte. De vier eerder waargenomen ‘rimpelingen’ hielden verband met het samengaan van zwarte gaten. Dit zou de eerste keer zijn dat er zwaartekrachtgolven zijn waargenomen die het gevolg zijn van een sterrenbotsing.
Ooit was het enige element dat bestond waterstof: een kern bestaand uit een proton, soms met een of twee neutronen en daaromheen een elektron cirkelend. Door
allerlei gewelddadige activiteiten in het heelal botsten die kleine kernen heel soms op elkaar en vond er kernfusie plaats. Resultaat: atomen met zwaardere kernen. Dat is de ontstaansgeschiedenis van de elementen tot de elementen ergens in de buurt van ijzer (atoomgetal 26, dwz 26 protonen in de kern). Hoe zwaardere elementen als goud, platina en goud (atoomgetal 79), platina (78) uraan (92) zijn ontstaan was een raadsel. Sterrenkundigen dachten dat die elementen ontstaan uit de botsing van twee neutronensterren. Deze klap zou die veronderstelling hebben bevestigd. Volgens de wetenschappers zou er bij die botsing meer dan tien keer zo veel goud en platina zijn gevormd als de massa van de aarde groot is.

Gammaflitsen

Gammaflitsen, uitbarstingen van gammastralen, zijn de energierijkste en dodelijkste vormen van straling die de kosmos kent. Het was niet echt duidelijk waaraan die hun ontstaan te danken hebben, maar ook hieraan zouden op elkaar klappende neutronensterren, die overigens maar een diameter van zo’n 10 km hebben, een aandeel in hebben. Ook deze veronderstelling zou zijn bevestigd door de jongste waarnemingen.

Sterrenkundigen gaan er nog steeds van uit dat het heelal uitdijt (waarin, vraag ik me dan af). De Hubble-constante is een maat voor de uitdijingssnelheid. Die snelheid is op twee manieren te berekenen, maar hoewel die getallen dicht bij elkaar liggen zijn ze niet gelijk. Door nu te meten hoe ver die zwaartekrachtgolf heeft moeten reizen om ons onder de ogen te komen, waren wetenschappers in staat op een derde manier die uitdijing te berekenen. Dat getal lag tussen de andere waarden in. Ook hier bleek de, vermeende, waarheid in het midden te liggen. Alhoewel, het jongste cijfer heeft een aanzienlijke foutenmarge.
Het blijkt dat gammastralen en zwaartekrachtgolven zich bijna zo snel als het licht voortplanten. Dat beweerde Einstein al in zijn Algemene Relativiteitstheorie. Ook hier lijkt het genie het bij het rechte einde gehad te hebben.

Albert Einstein en de zwaartekrachtgolven

Albert Einstein geloofde zelf dat zwaartekrachtgolven niet zijn waar te nemen

Neutronensterren zijn restanten van massieve sterren. Aan het eind van zijn leven ontploft een ster en ontstaat er een supernova. Die leeft maar een paar dagen tot hooguit een paar weken. Aan het eind daarvan houd je een brok zeer dicht materiaal over dat bijna geheel uit neutronen (neutrale kerndeeltjes) bestaat.
Die brokken zwaar materiaal, niet groter dan Londen, hebben zo’n grote dichtheid dat een hoeveelheid die op een theelepeltje past een massa van zo’n eenmiljard ton heeft.
Net als ‘normale’ sterren vormen neutronensterren vaak paren die om elkaar heen cirkelen en gaandeweg steeds dichter bij elkaar komen, waarbij veel energie vrijkomt. Uiteindelijk verenigen ze zich met een klap. Dat is beschreven aan de hand van modellen, maar dit is de eerste keer dan zo’n gebeurtenis van zo’n 130 miljoen jaar geleden is ‘waargenomen’.

Samenwerking

De waarnemingen waren het resultaat van een grootscheepse samenwerking van de NASA, ESA tientallen observatoria en de twee zwaartekrachtgolfmeetcentra LIGO en Virgo.
De Fermi-satelliet van de Nasa detecteerde een gammaflits en zond onmiddellijk een signaal uit. Hoewel deze flitsen wekelijks gemeten, leek deze toch bijzonder aangezien die twee seconden nadat de gravitatiegolven werden waargenomen. Het leek er op dat die twee dingen met elkaar te maken hadden.
Daarnaast gaven de metingen van Fermi aan dat de flits kwam uit een gebied van 1100 vierkante graden (vrij onnauwkeurig), waar ook de waarnemingen van Virgo en LIGO vandaan kwamen. De gammaflits werd ook waargenomen door INTEGRAL van de ESA, de Europese ruitmevaartorganisatie. Dat gaf voeding aan de veronderstelling dat ten minste enkele korte gammaflitsen werden veroorzaakt door botsingen van neutronensterren.

Tegelijkertijd werd de bron in het zwerk gelokaliseerd door de meettijd en grootte van de signalen die door de drie gravitatiegolfdetectoren (twee van LIGO en een van Virgo) waren opgetekend. Het gebied bleek 30 vierkante graden (120 keer de afmeting van de volle maan) in het Hydra-stelsel in de zuidelijke hemisfeer, tien keer nauwkeuriger dan Fermi mat. De 90 deelnemende observatoria werden er bij betrokken, zodat die hun telescopen in de juiste richting konden draaien.
Twaalf uur later meldde de Henrietta Swope-telescoop van het Las Campanas-obesrvatorium in Chili dat er een nieuw helder lichtpunt was waargenomen in het NGC4993-stelsel, zo’n 130 miljoen lichtjaren van de aarde. Deze waarneming werd snel door andere observatoria bevestigd.

Bronnen: Alpha Galileo, ABC News

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.