Desgevraagd: Einsteins gravitatiegolven gemeten

“Einstein had het bestaan ervan al ongeveer honderd jaar geleden voorspeld. Lang voordat we ze konden waarnemen. Ik vind het ongelooflijk dat mensen dit soort dingen in hun hoofd bedenken en dat ze dan nog blijken te kloppen ook.”

Zwaartekrachtgolven zijn krommingen van de ruimtetijd. Het zijn rimpelingen in de ruimtetijd die ontstaan door de bewegingen van hemellichamen, zoals een boot golven in het water creëert. Ze kunnen ook ontstaan door grote explosies in het heelal. Dit laatste is wat de onderzoekers van het Ligo in Amerika hebben waargenomen. Ligo staat voor Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Met speciale detectoren hebben de onderzoekers op 14 september 2015 zwaartekrachtgolven aangetoond die ontstonden door een fusie van twee zwarte gaten. Deze detectoren – eentje staat in Washington en de ander in Louisiana – registreerden een uitzetting van ruimtetijd van slechts een duizendste van de diameter van een proton.

Visser is enkele jaren geleden betroken geweest bij een missie die ook tot doel heeft zwaartekrachtgolven te detecteren. Lisa heet dat project van ESA en Nasa (Laser Interferometer Space Antenna). Het Lisa-systeem zal bestaan uit drie satellieten op onderlinge afstanden van vijf miljoen kilometer. Door nauwkeurig de afstand te meten tussen de satellieten moet het mogelijk zijn zwaartekrachtgolven te vinden. Die satellieten gaan in 2019 de ruimte in.

Dr.ir. Dominic Dirkx, eveneens astrodynamicus en werkzaam in de groep van Visser, heeft grote verwachtingen van het Lisa-systeem. “We kunnen daar veel grotere dingen mee zien”, stelt hij. Grotere zwarte gaten die elkaar naderen bewegen trager met een grotere golflengte tot gevolg. Die golflengtes kunnen wel opgepikt worden door Lisa met armlengten van miljoenen kilometers, maar niet met Ligo-achtige systemen met armen van enkele kilometers lengte. Overigens verwacht Dirkx vanwege wegvallen steun van de Nasa een latere lancering.

Dirkx vergelijkt de waarneming door Ligo van het eerste gravitatie-evenement met de uitvinding van de telescoop, of later: de radioastronomie. Het geeft ons een nieuwe blik op het heelal. En hoewel fuserende zwarte gaten een zeldzaam verschijnsel zijn, kan het aantal waarnemingen toch best groot zijn vanwege de onvoorstelbare hoeveelheid sterren in het heelal. Daarbij komt: gravitatiegolven worden, voor zover we weten, door niets gehinderd. Ze bereiken ons vanuit elke uithoek van het heelal.

Dirkx verwacht dat er metingen zullen verschijnen van zwarte gaten, neutronensterren en tot zwarte gaten ineenstortende supernova’s. Dat zijn spannende gebeurtenissen omdat daar de fysica van het hele kleine (quantummechanica) en die van het astronomische (relativiteitstheorie) elkaar ontmoeten.

Zullen gravitatiemetingen de ‘Grant Unified Theory’, een overkoepelende theorie van de natuurkunde, dichterbij brengen? “We gaan dingen zien waar fysische effecten spelen die we nog niet kennen”, zegt Dirkx. “En bedenk dat grote ontdekkingen in de fysica meestal niet komen doordat iemand ‘Eureka’ roept, maar omdat iemand naar een grafiekje kijkt en zegt ‘Hé, dat is raar.'”