De Europese detector Virgo heeft samen met zijn Amerikaanse evenknie LIGO voor het eerst een zwaartekrachtgolf waargenomen. Dankzij de samenwerking van de detectoren kunnen astronomen beter de oorsprong van zo'n golf bepalen.

Ze stonden maar 24 dagen in augustus tegelijk aan: de LIGO-detectoren in Livingston (Louisiana) en Hanford (Washington), en de Europese detector Virgo bij Pisa, die de afgelopen jaren een flinke upgrade kreeg. De kans leek dan ook klein dat ze in die korte periode samen iets zouden zien. Toch is dat gebeurd: gisteren kondigden wetenschappers van de LIGO-Virgosamenwerking aan het samensmelten van twee zwarte gaten te hebben waargenomen. Het is voor het eerst dat de verbeterde Virgo-detector iets ziet.

De ontdekking werd gedaan op 14 augustus; de waarneming heet daarom in de vakliteratuur voortaan GW170814 (waarbij GW staat voor gravitational wave). Uit het gemeten signaal is af te leiden dat het ging om twee zwarte gaten die respectievelijk 31 en 25 keer zoveel wogen als onze zon. Deze smolten samen tot een nieuw zwart gat van in totaal 53 zonsmassa’s. De resterende drie zonsmassa’s werden omgezet in de energie die werd afgevoerd in de vorm van zwaartekrachtsgolven: naar buiten reizende trillingen in de ruimte.
 

Mooie toevoeging

Het grote voordeel van een waarneming met zowel de twee LIGO-detectors als de Virgo-detector is dat astronomen de locatie van de samensmelting veel beter kunnen bepalen. Had LIGO de waarneming alleen gedaan, dan was het gebied waarin GW170814 zich ergens in een hemeloppervlak van 1160 vierkante graden bevond. Dankzij de data van Virgo bestrijkt dat gebied nu slechts 60 vierkante graden.

Dat is handig, want hoe preciezer je de locatie bekend weet, hoe beter andere telescopen weten waar ze moeten kijken om ook iets van de samensmelting te zien. Overigens is het dankzij Virgo ook gelukt om de afstand tot de samensmelting – zo’n 1,8 miljard lichtjaar – beter te bepalen.
 

Geen verrassingen

Virgo voegt nog meer toe aan het arsenaal van zwaartekrachtgolvendetectors. Het experiment reageert namelijk net iets anders op een zwaartekrachtgolf uit de ruimte dan de LIGO-detectoren. Daardoor hebben onderzoekers metingen kunnen doen aan GW170814 die met LIGO niet mogelijk zijn.

Overigens bevatten die metingen nog geen verrassingen. Vooralsnog zijn alle metingen mooi in overeenstemming met de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, die beschrijft hoe zwarte gaten samensmelten en daarbij zwaartekrachtgolven uitzenden.
 

Minder gevoelig

Op dit moment is Virgo nog een stuk minder gevoelig dan LIGO. Maar nu de gezamenlijke waarnemingen achter de rug zijn, kunnen de technici verder gaan met het upgraden van het experiment.

In het najaar van 2018 begint dan de volgende waarneemperiode – waarbij ook LIGO weer de nodige verbeteringen zal hebben gekregen. Het valt daardoor te verwachten dat het waarnemen van een zwaartekrachtgolf op een gegeven moment nauwelijks meer het vermelden waard is, en dat alleen de bijzondere gevallen nog het nieuws halen.

Meer over de technische uitdagingen rond de opwaardering van Virgo tot Advanced Virgo leest u in het artikel ‘De strijd tegen de ruis’ in het maartnummer van De Ingenieur. Bekijk hier een filmpje dat het principe achter Virgo uitlegt.