Uitsluitsel over uitzettingssnelheid van het heelal sinds de oerknal

Een internationaal onderzoeksteam stelt dat metingen van zwaartekrachtsgolven en meetbare botsingen van zwarte gaten met neutronensterren daarvoor genoeg informatie gaan leveren.

Trefwoorden: #computersimulatie, #heelal, #KAGRA, #LIGO, #metingen, #neutronensterren, #Nikhef, #oerknal, #uitzettingssnelheid, #UvA, #Virgo, #zwaartekrachtsgolven, #zwarte gat

Lees verder

research

( Foto: pitris - 123RF )

ENGINEERINGNET.BE - Britse, Zweedse en Nederlandse onderzoekers deden computersimulaties van 25.000 van zulke botsingen om te zien hoeveel er daarvan zijn op te merken met zwaartekrachtsgolf-detectoren op aarde.

De resultaten zijn hoopgevend: van de botsingen zouden er het komende decennium zo’n 3.000 gedetecteerd kunnen worden, waarbij er van 100 ook licht wordt opgevangen door telescopen.

De metingen kunnen uitsluitsel geven wat betreft de uitzettingssnelheid van het heelal sinds de oerknal. Er bestaan twee meetmethodes om die snelheid te bepalen, via de helderheid en snelheid van pulserende en exploderende sterren, en via fluctuaties in de straling van het vroege heelal.

Die methodes geven verschillende uitkomsten: 74 kilometer per seconde per megaparsec voor de stermethode en 67 km/s/Mpc voor de oerknalstraling. Het verschil kan duiden op een nog onbekende natuurkracht, die in de bestaande natuurkundige theorie niet voorkomt.

‘Een derde meetmethode, die kijkt naar explosies van licht en rimpelingen in de ruimtetijd door botsingen van zwarte gaten en neutronensterren, kan het dispuut oplossen en aangeven of onze theorie van het universum moet worden herschreven’, aldus de onderzoekers.

Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen van ruimte en tijd die ontstaan als zeer compacte objecten als neutronensterren of zwarte gaten op elkaar botsen. Zulke golven worden sinds 2015 waargenomen met grote observatoria als LIGO in de VS en Virgo in Italië. In 2017 werden ook botsende neutronensterren waargenomen. In Japan is KAGRA in de opstartfase en in India wordt LIGO-India gebouwd.

Tot nog toe namen de observatoria botsingen van twee zwarte gaten waar of van twee neutronensterren. Bij de eerste komt geen licht vrij, bij de tweede wel. Botsingen van een zwart gat met een neutronenster zijn in theorie interessant omdat ze een sterk golfsignaal geven én de kans op licht.

Uit de roodverschuiving van dat licht is de snelheid van de ster te bepalen, uit de zwaartekrachtsgolven de afstand. Daaruit is de uitdijing van het heelal te berekenen.

In de nieuwe simulatiestudie laten de onderzoekers zien dat de observatoria de komende tien jaar samen genoeg signalen van zulke botsingen kunnen opvangen.