Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Recente gezamenlijke waarnemingen van gravitatiegolven van fuserende zwarte gaten en neutronensterren hebben het potentieel van een wereldwijd netwerk van interferometers aangetoond. De ongekende nauwkeurigheid in de bronlokalisatie, bereikt met een netwerk van slechts drie detectoren, heeft multimessenger-astrofysica tot realiteit gemaakt. Dit artikel geeft een overzicht van het meetprincipe en de instrumentatie van de detector en blikt vooruit op het traject naar een zo hoog mogelijke gevoeligheid in de komende jaren.

Auteurs: Alessandro Bertolini en Eric Hennes

De ontdekking van zwaartekrachtgolven afkomstig van fuserende zwarte gaten in 2015 en 2016 [1,2] is dit jaar beloond met de Nobelprijs voor de Natuurkunde; zie het artikel van Chris Van Den Broeck op pagina 392. Maar daar is het niet bij gebleven! De twee LIGO-detectoren in de Verenigde Staten en de Virgo-detector bij Pisa in Italië (figuur 1) hebben in augustus 2017 hun eerste gezamenlijke observaties uitgevoerd. Er is dus voor het eerst gemeten met drie detectoren in plaats van twee. Op de veertiende werden gravitatiegolven (GW: gravitational wave) afkomstig van het samensmelten van twee zwarte gaten (GW170814) waargenomen door alle drie interferometers [3]. Het meetsignaal duurde ongeveer 0,1 seconde en was het eerste significante GW-signaal ooit vastgelegd door Virgo. Drie dagen later werd voor het eerst de fusie van twee neutronensterren geregistreerd (GW170817). Dit betrof een signaal van meer dan een minuut. 1,7 seconden na die samensmelting volgde een gammaflits die door twee ruimtetelescopen (FERMI en INTEGRAL) werd waargenomen [3]. De door het GW-netwerk verstrekte informatie heeft de oorspronkelijke lokalisatie van FERMI aanzienlijk verbeterd (figuur 2). Hierdoor konden in de daarop volgende uren en dagen zo’n zeventig optische telescopen, zowel in de ruimte als op aarde, de gebeurtenis ook observeren; ieder in zijn eigen golflengtegebied, variërend van röntgenstraling tot radiogolven. Daarbij is voor de tweede keer ooit een kilonova waargenomen, een verschijnsel voorspeld door theoretische astrofysici, maar nooit eerder zo duidelijk als zodanig herkend. Een kilonova is een kortstondige uitbarsting van elektromagnetische straling die karakteristiek is voor de synthese van kernen van zware elementen. Nu weten we eindelijk zeker hoe en waar atomen zwaarder dan ijzer kunnen ontstaan. LIGO en Virgo zijn inmiddels beide overgeschakeld naar de commissioning-status, waarin hun gevoeligheid verder wordt verbeterd met het oog op de volgende gemeenschappelijke observatieperiode die eind 2018 begint.

Lees het volledige artikel in het decembernummer van het NTvN.