Op 14 september 2015 beleefde onze planeet een zeer kleine ruimte-tijd-rimpel, die werd gedetecteerd met behulp van een laserinterferometrisch zwaartekrachtsignaalobservatorium (LIGO). Bij het analyseren van het signaal, realiseerden fysici zich dat deze zwaartekrachtgolven werden veroorzaakt door het samenvoegen van twee zwarte gaten op een afstand van ongeveer 1,3 miljard lichtjaar van de aarde. Deze eerste gravitatiegolfdetectiegebeurtenis heette "GW150914".
De waarneming, die op 11 februari wereldwijd werd aangekondigd, bevestigde niet alleen Einsteins laatste voorspellingen van de 100-jarige algemene relativiteitstheorie, maar toonde ons ook dat zwarte gaten met een massa van ongeveer 30 solaire bestaan en mogelijk meer voorkomen dan moderne theorieën voorspellen. Deze ontdekking is ook het eerste prikkelende type astronomie, dat in de toekomst de manier zal veranderen waarop we het universum zien. Zwaartekrachtgolfastronomie is een paradigmaverschuiving van het elektromagnetische spectrum; Nu kunnen we onzichtbare energiegebeurtenissen zien die zwaartekrachtgolven produceren, maar kunnen geen elektromagnetische manifestaties produceren.
Vandaag heeft NASA echter aangekondigd dat zijn kosmische observatorium van zwaartekrachtgolven een zwak signaal detecteerde dichtbij de voorspelde bron van zwaartekrachtgolven, wat opwindende perspectieven biedt voor het doordringen van de essentie van deze specifieke samenvoeging van de zwarte gaten .
NASA's Fermi-gammastralingtelescoop detecteerde een zeer zwakke en korte uitbarsting van hoogenergetische röntgenstralen overeenkomend met een korte gammastraaluitbarsting (of GRB) minder dan een halve seconde na LIGO geregistreerd GW150914. Dit is verrassend - er werd aangenomen, volgens een persbericht van NASA, dat wanneer zwarte gaten botsen, ze het "netjes" doen zonder elektromagnetische straling te produceren. Zijn er dus twee signalen gekoppeld aan één evenement? De tijd maakt het zeer waarschijnlijk; er is slechts een kans van 0, 2 procent dat ze tegelijkertijd in dezelfde lucht plaatsvonden, maar behoorden tot twee verschillende hoogenergetische verschijnselen. "Deze verraderlijke ontdekking met een lage waarschijnlijkheid kan een vals alarm zijn, maar voordat we beginnen met het herschrijven van de studieboeken, moeten we meer gebeurtenissen zien die verband houden met zwaartekrachtsgolven door het samensmelten van zwarte gaten," zei Valery Connoton, een lid van het Gamma-ray Burst Monitor-team ( GBM) bij het National Space, Science and Technology Center in Huntsville, Alabama.
Van de meeste HV's wordt gedacht dat ze ontstaan wanneer massale sterren opzwellen na het verbranden van brandstof en vervolgens exploderen om zwarte gaten te vormen. Ze staan bekend als bronnen van intense straling van "lange gammastraaluitbarstingen", die worden gedetecteerd als een flits van gammastraling en röntgenstraling met hoge energie die op het moment van de explosie uit de pool van een ster komt. Er is echter een meer mysterieus type GRB met een korte periode (minder dan 2 seconden) en mogelijk is het geassocieerd met de samenvloeiing van een zwart gat en een neutronenster.
Nu astronomen toegang hebben tot het spectrum van zwaartekrachtgolven, is waarschijnlijk de ware aard van "korte gamma-bursts" gevonden.
"Met slechts één gezamenlijk evenement - de gezamenlijke detectie van gammastralen en zwaartekrachtstralen - blijkt precies datgene wat de korte GRB veroorzaakt", zei Lindy Blackburn, een postdoctoraal student aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts en een lid van de wetenschappelijke samenwerking van LIGO. "Er is een ongelooflijke interactie tussen twee waarnemingen, gammastraling, het onthullen van de details van de energie van de bron en de lokale omgeving en zwaartekrachtgolven, en biedt een unieke test van de dynamiek die naar het evenement leidt."
Het gravitatiegolfsignaal werd gegenereerd door het snel afwikkelen van een helix en de botsing van twee zwarte gaten, een gebeurtenis die het nu beroemde "tweeten van zwarte gaten" creëerde. Maar als de observatie van de Fermi-telescoop in feite dezelfde gebeurtenis is, zullen astrofysici moeten uitzoeken hoe dit gebeurt. Het samenvoegen van zwarte gaten zou geen significante hoeveelheid energie in het elektromagnetische spectrum moeten genereren bij afwezigheid van een bepaalde hoeveelheid gas nabij het samenvloeiingsgebied. Maar het lijkt erop dat de overgrote meerderheid van alle gassen rond binaire zwarte gaten al lang geleden verdwenen zijn. Kortom, dit zwakke GRB-signaal kwam als een verrassing en natuurkundigen moeten beslissen of we de dynamiek van fusies met zwart gat volledig begrijpen of we zien een nieuwe fysica die tot nu toe verborgen is gebleven.
Wat de reden ook is, dit is slechts het begin van een opwindend astronomisch tijdperk van zwaartekrachtgolven, wat ons niet alleen in staat zal stellen om enkele van de meest extreme verschijnselen in het Universum te verkennen, ongetwijfeld vele vragen te beantwoorden, maar ook veel nieuwe kosmische geheimen zal onthullen.
