Sterrenstelsels waarin superzware zwarte gaten samengaan, komen volgens een Amerikaans-Indiaas team van onderzoekers vijf keer minder vaak voor dan gedacht. En dat kan gevolgen hebben voor de zoektocht naar de zogenoemde zwaartekrachtsgolven.

Eind november hoopt de ESA de LISA Pathfinder-missie te lanceren, een voorbereiding voor het veel grotere project eLISA. Dat moet straks rimpelingen in de ruimtetijd gaan meten, voorspeld vanuit Einsteins relativiteitstheorie. Maar volgens nieuw onderzoek kan succes weleens wat langer op zich laten wachten dan optimistische schattingen deden vermoeden. Het lijkt er namelijk op dat een belangrijke bron voor dit soort golven, samensmeltende zwarte gaten, zeldzamer is dan gedacht.

X-vormige stelsels

Dat concluderen althans de wetenschappers David Roberts, Lakshmi Saripalli en Ravi Subrahmanyan in een nieuw artikel. Ze baseren zich daarbij op zogenoemde X-vormige radiosterrenstelsels. Dat wil zeggen: sterrenstelsels die, als je ernaar kijkt met een radiotelescoop, niet één maar twee uitstulpingen hebben aan zowel hun boven- als onderkant, wat leidt tot de karakteristieke X-vorm.

Eerder werd aangenomen dat deze vorm erop wees dat het betreffende sterrenstelsel was samengegaan met een ander stelsel. Dat is interessant, want als twee sterrenstelsels samengaan, kan hetzelfde gelden voor de superzware zwarte gaten die zich in de centra van die stelsels bevinden. En samensmeltende zwarte gaten geven een heel specifiek patroon af van zwaartekrachts- of gravitatiegolven, dat wetenschappers ooit hopen te kunnen meten.

1,3 in plaats van 7 procent

Roberts en collega’s hebben nu echter slecht nieuws voor deze experimenten. Zij bestudeerden afbeeldingen van 52 stelsels die eerder werden geïdentificeerd als X-vormig en concluderen dat slechts 20 procent daarvan écht X-vormig is. Op basis daarvan stellen ze dat van de grotere radiobronnen slechts 1,3 bestaat uit X-vormige stelsels, in plaats van 7 procent, zoals eerder werd aangenomen.

De onderzoekers geven wel toe dat hoewel de beelden die zij bestudeerden een stuk beter van kwaliteit waren dan eerdere waarnemingen, ze nog steeds niet goed genoeg zijn om de structuur van al dan niet X-vormige stelsels echt in detail te bekijken. Toekomstige observaties, liefst bij nog meer verschillende golflengtes dan nu het geval was, moeten dat wel mogelijk maken.

Neutronensterren?

Als Roberts en zijn team gelijk hebben, heeft dat gevolgen voor de Europese ruimtemissie eLISA. Die moet namelijk gaan zoeken naar zwaartekrachtsgolven uitgezonden door superzware zwarte gaten die samengaan. Als dat verschijnsel minder vaak plaatsvindt in ons heelal dan gedacht, maakt dat het uiteraard ook moeilijker voor eLISA om het waar te nemen.

Gelukkig geldt datzelfde niet voor experimenten die vanaf het aardoppervlak zoeken naar zwaartekrachtsgolven, waaronder Virgo in Italië, dat eind dit jaar met allerlei nieuwe hardware weer aan de slag gaat. Dit soort experimenten zijn namelijk gevoelig voor het samensmelten van de veel lichtere zwarte gaten die je overhoudt nadat zware sterren zijn geëxplodeerd, legt natuurkundige Jo van den Brand uit. Aangezien het bovenstaande onderzoek alleen gaat over superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels, zegt dat niets over de prooien waar Virgo en het vergelijkbare LIGO in de VS zich op richten.

Meer weten over zwaartekrachtsgolven en het experiment Virgo? In KIJK 11/2015, te verschijnen op 22 oktober, vind je een uitgebreide reportage hierover!

Bronnen: Astrophysical Journal Supplement Series (ArXiv.org), Astrophysical Journal Letters, NRAO

Beeld: Roberts e.a., Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF