MiniGRAIL
Gravitational Radiation Antenna In Leiden
Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University, The Netherlands
Scholieren Site
Bronnen van Gravitatie Golven
Gravitatie golven worden uitgezonden door niet-spherische gebeurtenissen in het heelal. We hebben een kort overzicht gemaakt van de belangrijkste bronnen van gravitatie golven.
Supernova explosie
Een supernova explosie is een van de krachtigste bronnen van gravitatie golven. Een supernova explosie kan zich voordoen als een massieve ster zijn brandstof heeft verbruikt en de gravitatie kracht dominant wordt. De ijzere kern zal imploderen tot een neutronen ster of een zwart gat. De buitenste lagen van de ster worden met grote kracht weggeslingerd in een grote explosie. De intensiteit van de gravitatie straling wordt voornamelijk bepaald door de hoeveelheid massa die omgezet wordt in gravitatie straling en de asymmetrie (grote elipticiteit) van de implosie. Een supernova explosie komt ongeveer eens in de 40 jaar voor in ons melkweg stelsel. De laatste supernova explosie vond plaats in 1987, helaas waren toen geen van de gravitatie golf detectoren operationeel.
 |
 |
 |
| Animatie van een supernova explosie tot een roterende neutronen ster (pulsar) |
SN1987A: Voor de explosie lijkt het een normale ster |
SN1987A: Een paar dagen na de explosie. |
Een neutronen ster is een ster met een massa van ongeveer 1*Mzon, een straal van zo'n 10 km en een dichtheid van ongeveer 1014 g/cm3, wat ongeveer gelijk is aan de dichtheid van een atomaire kern.
Zwarte Gaten
Zwarte gaten kunnen voorkomen met massa van 2*Mzon tot 1010*Mzon. Ze kunnen gravitatie golven gaan uitzenden als de eigen modes van het zwarte gat geexciteerd worden. Dit kan gebeuren als er bijvoorbeeld een neutronen ster of een andere ster invalt. Bij een botsing tussen zwarte gaten zullen ook gravitatie golven worden uitgezonden.
Roterend zwart gat (uit Black Holes & Time Warps, Kip S. Thorne)
Botsende Sterren
Het systeem van een inspiraliserende dubbelster geeft een indirekt bewijs van het bestaan van gravitatie golven (Hulse and Taylor, Nobel Prize 1993). Het systeem zal energie verliezen in de vorm van gravitatie golven en de afstand tussen de sterren zal afnemen. Dit geeft een toename in frequentie en amplitude van de gravitatie golfd vorm met de tijd (“chirp-signal”).
 |
 |
 |
| Simulatie van gravitatie golven uitgezonden door een systeem van twee inspiraliserende sterren. (LISA) |
Inspiraliserende dubbel ster |
Golfvorm van de gravitatie golf |
Pulsars
Pulsars zijn snel roterende neutronen sterren met een zeer sterk magnetisch veld van ongeveer 109 Tesla (het aard-magnetisch veld is minder dan 10-4 Tesla). De combinatie van snelle rotatie en een stark magnetisch veld is de oorzaak van versnelling van geladen deeltjes tot extreem hoge energien, waardoor radio-, licht- en Rontgen-golven worden uitgezonden langs de magnetische assen. De ster zal energie verliezen door het uitzenden van electromagnetische en gravitatie golven, waardoor de ster langzamer zal gaan draaien. Dit proces is echter zo traag, dat een pulsar als een continue bron kan worden beschouwd. Er zijn meer dan 700 pulsars bekend in ons melkweg stelsel, maar door hun specifieke orientatie is maar een klein deel zichtbaar vanaf de aarde.
Instabiliteiten in Neutronensterren
Instabiliteiten in pulsars kunnen voorkomen als de ster wordt vergezeld door een massieve ster. Door het zeer sterke gravitatie veld van de neutronen ster zal massa van de massieve ster worden afgezogen om een zgn "accretie schijf" om de neutronen ster te vormen. Hierdoor kunnen instabiliteiten ontstaan in de massa verdeling van de neutronen ster, waardoor de ster gravitatie golven zal gaan uitzenden. Sterrekundigen verwachten dat deze golven een frequentie kunnen hebben van 3 kHz.
