Je leest:

Op zoek naar Einsteins golven

Op zoek naar Einsteins golven

Nijmeegse sterrenkundigen gaan deelnemen aan Virgo, een detector voor zwaartekrachtgolven. Het is de eerste groep sterrenkundigen die zich aansluit bij dit Europese experiment. Ze gaan helpen de bronnen op te sporen van de golven die Einstein voorspelde maar die nog nooit gemeten zijn.

De geruchten zijn waar: er zijn inderdaad zwaartekrachtgolven gedetecteerd door LIGO! De reusachtige detector LIGO speurt al sinds de jaren ‘90 naar de rimpelingen in de ruimtetijd die zo’n honderd jaar geleden door Albert Einstein werden voorspeld. En nu zijn ze dan eindelijk gevonden. Lees hier in een eerder artikel over Einsteins golven en de moeizame zoektocht om ze te vinden.

Het is een voorspelling uit de bijna honderd jaar oude algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein die nog nooit direct is gemeten: als objecten heel erg zwaar zijn, heel erg snel bewegen en dicht bij elkaar staan, wordt de zwaartekracht heel sterk. Zo sterk dat de ruimte er door wordt samengedrukt. Hierdoor ontstaan golven die zich ongehinderd door het heelal kunnen verplaatsen.

Ongekende blik

Sinds de jaren ’80 bouwen natuurkundigen in de VS en Europa aan supergevoelige precisie-instrumenten om deze golven te meten en binnen een jaar of drie zou dat ook daadwerkelijk moeten lukken.

Als er dan zo’n zeldzame zwaartekrachtgolf opgepikt wordt, is het natuurlijk wel zo interessant om te weten waar die vandaan komt.

Daarvoor hebben de fysici, die het instrument bouwen, sterrenkundigen nodig. Want die weten veel van samensmeltende dubbelsterren en naar elkaar toebewegende zwarte gaten – typisch de zware objecten in de ruimte die zwaartekrachtgolven zouden kunnen produceren.

Sterrenkundigen op hun beurt kunnen van zwaartekrachtgolven veel leren over de meest extreme gebeurtenissen in het heelal, zoals op elkaar vallende sterren. “Als het werkt krijgen we een ongekende blik op de meest spectaculaire objecten”, zegt astrofysicus Gijs Nelemans haast verlekkerd. Hij zal met zijn collega Paul Groot deelnemen aan de Europese alliantie Virgo. Beiden zijn verbonden aan het Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP) van de Radboud Universiteit Nijmegen.

Technologische uitdaging

Uitbarstingen van zwaartekrachtgolven hebben drie eigenschappen waardoor ze extreem lastig te meten zijn. Ten eerste zijn de gebeurtenissen die sterke zwaartekrachtgolven produceren erg zeldzaam – één keer in de honderdduizend jaar per melkwegstelsel. Verder hebben de golven een enorme golflengte, die min of meer overeenkomt met de grootte van het object waaruit ze voortkomen. Dat vergt enorme installaties om ze te detecteren. En om het nog wat lastiger te maken: de golven gaan overal doorheen zonder een spoor achter te laten.

“Het enige wat ze doen waarmee je kunt aantonen dat ze er zijn, is een object een klein beetje samendrukken”, legt Nelemans uit. “En met een klein beetje bedoel ik: minder dan een atoomkern, dus zoiets als een miljardste van een miljardste meter verschil. Hoe kun je zoiets nou meten? Wat ze daarop bedacht hebben is dit: ze hebben, in hoogvacuum, twee paren van spiegels, ieder op een paar kilometer van elkaar, haaks tegenover elkaar gezet en laten laserlicht tussen deze spiegels op en neer gaan. Laserlicht is licht van één golflengte.”

Virgo
Zwaartekrachtgolvendetector Virgo in Cascina, in de buurt van Pisa. Beide tunnels zijn drie kilometer lang. Laserbundels kaatsen heen en weer tussen spiegels. De golflengte is zo afgesteld dat het licht uitdooft, tenzij de ruimte een klein beetje wordt verandert, door een zwaartekrachtgolf.
EGO / Virgo

“Nu hebben ze dat zo nauwkeurig afgesteld dat die tegengesteld bewegende lichtgolven elkaar precies uitdoven als het laserlicht uit beide ‘armen’ weer wordt samengevoegd, zodat het meestal donker is in de detector. Tót er een zwaartekrachtgolf langskomt die de ruimte tussen de spiegels een beetje indeukt of uitrekt. Dan verschuift de golf van het laserlicht ten opzichte van de golf van de tegenligger en heb je opeens wél een lichtsignaal… heel eventjes en heel zwak. Maar het is te meten, dat hebben ze al aangetoond.”

Kans van slagen

Het instrument, Virgo genaamd, krijgt de komende jaren een update waardoor die veel gevoeliger wordt. “De meest pessimistische schatting is een detectie per jaar, maar realistisch is een keer per week”, zegt Nelemans. “Het is onze Nijmeegse expertise om met conventionele telescopen het elektromagnetische signaal van deze uitbarstingen van zwaartekrachtgolven te meten. En we brengen onze kennis in over de bronnen van deze uitbarstingen: compacte en samensmeltende dubbelsterren.”

“Omdat we nu al gaan samenwerken, kunnen we meteen aan de slag als er een detectie is. We hoeven dan niet te wachten op de publicatie van de resultaten. Door onze alliantie zullen de eerste metingen ook met meer zekerheid worden gepubliceerd.” En als er niets gemeten wordt? “Ja, dat is minstens zo spannend, dan moeten we het werk van Einstein herzien.”

Virgo is een van oorsprong Frans-Italiaans project. Het Nederlandse instituut voor hoge-energiefysica Nikhef werd al eerder lid. Met de bijdrage van de Radboud Universiteit Nijmegen wordt het Nederlandse aandeel van twintig procent versterkt. NWO gaf eerder deze maand twee miljoen euro subsidie voor de deelname.

Lees meer over zwaartekrachtgolven op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/gravitatiegolven.atom", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Lees meer over zwaartekrachtgolven op Wetenschap24:

Dit artikel is een publicatie van Radboud Universiteit Nijmegen.
© Radboud Universiteit Nijmegen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 juni 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE