Met behulp van simulaties stelde een team van astrofysici vast dat het puin dat door stervende sterren wordt uitgestoten de bron zou kunnen zijn van zwaartekrachtgolven - pulsaties in de ruimtetijd die Einstein meer dan een eeuw geleden voorspelde.
Zwaartekracht golven worden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie, het zijn rimpelingen in ruimte-tijd die worden gegenereerd door massieve objecten die versnellen. Golven worden ook gecreëerd door interacties van objecten zoals dubbelsterren en fusies tussen neutronensterren en zwarte gaten.
Zwaartekrachtsgolven werden voor het eerst gedetecteerd door het Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO), dat is gevestigd in Louisiana en Washington. LIGO detecteert zwaartekrachtgolven door kleine verschillen te meten in de timing van laserpulsen die spiegels in ondergrondse structuren raken; deze verschillen suggereren dat de pulsaties in ruimte-tijd de laserpulsen enigszins vertragen.
Nu suggereert een team van onderzoekers dat er mogelijk een nieuw type golf door de ruimte pulseert dat nog moet worden gedetecteerd: zwaartekrachtgolven die worden geproduceerd door materie die wordt uitgezonden door stervende sterren. Hun onderzoek werd vandaag gepresenteerd op de 242e bijeenkomst van de American Astronomical Society.
"Tot op heden heeft LIGO alleen zwaartekrachtgolven van binaire systemen gedetecteerd, maar op een dag zal het de eerste niet-binaire bron van zwaartekrachtgolven detecteren", zegt Ore Gottlieb, een astrofysicus aan de Northwestern University en hoofdauteur van de studie, in een Northwestern uitgave. "Cocons zijn een van de eerste plaatsen waar we naar dit soort bronnen moeten zoeken."
Hoewel dergelijke golven nog niet zijn waargenomen, werden ze voorspeld in simulaties van Gottlieb en zijn collega's. De onderzoekers hebben gemodelleerd hoe sterren sterven, materiaal naar buiten werpen en naar binnen samentrekken, waardoor zwarte gaten achterblijven in de holtes die ze achterlaten.
De onderzoekers probeerden te bepalen of accretieschijven van zwarte gaten - het oververhitte materiaal dat zwarte gaten omringt en hun schaduwen zichtbaar maakt in radiotelescoopbeelden - de bron van zwaartekrachtgolven zou kunnen zijn.
Maar kijkend naar accretieschijven, werden de berekeningen van het team verstoord door gesimuleerde gegevens van de cocon van materie rond stralen van versneld materiaal geproduceerd door stervende sterren. Het model suggereerde dat materiaal rond de jets verstoringen in de ruimte-tijd zou kunnen veroorzaken die binnen het door LIGO gedetecteerde frequentiebereik vallen.
Het detecteren van zwaartekrachtgolven uit nieuwe bronnen zou ook een zegen zijn voor astrofysici die de achtergrond van zwaartekrachtgolven willen traceren, of het geluid van zwaartekrachtgolven die constant door het universum razen. Wetenschappers zoeken naar de zwaartekrachtgolfachtergrond met behulp van pulsar-time arrays, die op een vergelijkbare manier werken als LIGO, maar vertrouwen op timingdetecties van licht dat wordt uitgezonden door snel ronddraaiende pulsars in plaats van ondergrondse laserpulsen.
De heilige graal van zwaartekrachtgolfastronomie zou een in de ruimte gestationeerd observatorium zijn dat op dezelfde manier zou werken, maar op een veel grotere schaal, dan LIGO (dat sindsdien is uitgebreid en samengevoegd met andere observatoria om de LIGO-Virgo-KAGRA te vormen. samenwerking). In plaats van de 2,5 mijl lange (4 kilometer) armen van LIGO te gebruiken om zwaartekrachtgolven te detecteren, zouden astrofysici de 1,5 miljoen mijl lange (2,41 miljoen kilometer) armen van de voorgestelde LISA-missie kunnen gebruiken.
Maar wanneer zo'n observatorium verschijnt - of ooit - helpt het zeker als je weet waar je moet zoeken.
Lees ook: