Vier botsingen van zwarte gaten ontdekt: ‘Opwindend dat we de verste en zwaarste tot nu toe hebben waargenomen’

Blader nog eens terug in de agenda naar 2017. Iets bijzonders gevoeld op 29 juli, of op 9, 18 of 23 augustus? Waarschijnlijk niet. Toch trilde de lege ruimte op die dagen een piepklein beetje. Oorzaak, in alle vier de gevallen: de botsing van twee zwarte gaten, op kolossale afstanden in het heelal.

Dat blijkt uit metingen van de twee gevoelige LIGO-detectoren in de Verenigde Staten en de Virgo-detector in Italië. Eerder hadden natuurkundigen in totaal al zeven keer zogenaamde zwaartekrachtgolven gemeten – minieme rimpelingen in de ruimtetijd, ruim een eeuw geleden al voorspeld door Albert Einstein. Na een uitgebreidere analyse van alle meetresultaten staat de teller nu op elf.

De nieuwe ontdekkingen, zaterdag gepresenteerd op een conferentie in College Park, Maryland, zijn vooral van belang voor de statistiek, aldus Patricia Schmidt van de Radboud Universiteit in Nijmegen. Hoe meer botsende zwarte gaten er worden waargenomen, hoe meer sterrenkundigen te weten komen over dit soort catastrofale verschijnselen: hoe vaak komen ze voor, waren er in de begintijd van het heelal meer botsingen dan nu, hoe zwaar zijn die zwarte gaten eigenlijk, enzovoort. ‘Maar,’ zegt Schmidt, ‘het is ook opwindend dat we de verste en zwaarste botsing tot nu toe hebben waargenomen’, op 5 miljard lichtjaar afstand.

Deining in de ruimtetijd

Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte met zo veel zwaartekracht dat ze alles uit hun omgeving opzuigen en dat er zelfs geen licht uit kan ontsnappen. Je kunt een zwart gat dus niet zien, maar wanneer er twee om elkaar heen zwieren en met elkaar versmelten, veroorzaken ze wel een minieme deining in de ruimtetijd. In september 2015 lukte het voor het eerst die onwaarschijnlijk kleine zwaartekrachtgolfjes te meten; de initiatiefnemers van het Amerikaanse LIGO-project ontvingen daarvoor ruim een jaar geleden de Nobelprijs Natuurkunde.

In augustus 2017 was de Europese Virgo-detector een paar weken lang tegelijkertijd in bedrijf met de twee LIGO-detectoren. Al die gezamenlijke metingen zijn nu uitgebreid geanalyseerd. In een groot artikel, met Schmidt als een van de coördinerende auteurs, presenteert en beschrijft het LIGO/Virgo-team de eerste complete ‘catalogus’: tien op elkaar knallende zwarte gaten, tientallen malen zo zwaar als de zon, en één botsing van twee neutronensterren – extreem compacte objecten van hooguit 25 kilometer in middellijn.

‘Een paar jaar geleden, toen de detectoren voor het eerst aangingen, had niemand kunnen dromen dat we nu al zo veel zwaartekrachtgolven gemeten zouden hebben,’ zegt de Amsterdamse sterrenkundige Floor Broekgaarden, zelf niet betrokken bij de nieuwe ontdekkingen. Maar raadsels zijn er ook. ‘Een van de waargenomen zwarte gaten was ruim vijftig keer zo zwaar als de zon, en het is een grote puzzel voor sterrenkundigen om te verklaren hoe zo’n zwaar zwart gat kan zijn ontstaan.’

Ook de Nijmeegse zwarte-gatenexpert Heino Falcke onderstreept dat er nog veel vervolgonderzoek nodig is. ‘Dit is een eerste stap op weg naar een volledige inventarisatie, maar we zijn er nog lang niet.’

De nieuwe resultaten beloven veel goeds voor de volgende gezamenlijke waarnemingsrun van LIGO en Virgo, die eind maart 2019 van start gaat, met een nog weer hogere gevoeligheid. De verwachting is dat er dan gemiddeld misschien wel eens per week een zwarte-gatenbotsing wordt ‘gevoeld’.