Natuur- en sterrenkundigen bedenken de gekste dingen bij hun pogingen om de kosmos beter te begrijpen. In deze rubriek elke maand een mooi voorbeeld. Ditmaal: zijn buitenaardse mega-ruimteschepen te spotten dankzij zwaartekrachtsgolven?

In 2016 kregen sterrenkundigen er een zintuig bij. Eeuwenlang hadden ze zich bij het doorgronden van het universum moeten baseren op licht. Maar zeven jaar geleden werd bekend dat met het Amerikaanse observatorium LIGO voor het eerst zwaartekrachtsgolven waren gemeten: rimpelingen in de ruimtetijd, die met de lichtsnelheid door het heelal bewegen.

Tot nu toe zijn die zwaartekrachtsgolven vooral gebruikt om botsingen te bestuderen tussen extreem compacte astronomische objecten als zwarte gaten en neutronensterren. Maar Luke Sellers van het Advanced Propulsion Laboratory in New York en de Universiteit van Californië in Los Angeles gooit het met vier collega’s over een andere boeg. Zij stellen voor dit soort golven te gebruiken om op zoek te gaan naar buitenaardse ruimteschepen – maar dan wel met een maatje XXXXXL, want anders zijn ze met de huidige technologie niet te spotten.

Meer van de Far Out-rubriek:

• Is het mogelijk om energie uit het niets te halen?
• Zijn er misschien toch deeltjes sneller dan het licht?

Ruimtetijdboter

De kern van het idee van Sellers en zijn team is: als je iets met een bepaalde massa versnelt, worden daar zwaartekrachtsgolven bij opgewekt. Dan kún je denken aan natuurlijke, sterrenkundige bronnen zoals zwarte gaten – maar voor een ruimteschip geldt in principe hetzelfde.

Probleem is alleen, legt de niet bij het onderzoek betrokken natuurkundige Gideon Koekoek van de Maastricht University uit, dat zwaartekrachtsgolven in de regel vrij zwak zijn: “Het is erg moeilijk om golven in de ruimtetijd te maken.” Bovendien worden ze tijdens hun reis door het heelal gaandeweg nóg zwakker.

Dat maakt dat ruimteschepen zoals wij die kennen geen deuk in een pakje ruimtetijdboter weten te slaan. In plaats daarvan moet je je, wil je zoektocht enige kans van slagen hebben, richten op veel zwaardere schepen. Zo kun je kijken of de data die LIGO tot nu toe heeft verzameld tekenen bevatten van versnellende ruimteschepen die minstens 30.000 keer zoveel wegen als de aarde. En nee, daarvan hebben Sellers en collega’s geen tekenen gezien.

Vol op het gaspedaal

Nu kún je ook op zoek gaan naar zwaartekrachtsgolven afkomstig van lichtere schepen – zeg, met de massa van de planeet Jupiter – maar die zijn een stuk moeilijker te zien. “Daarvoor moeten we de LIGO-data echt analyseren – en daar zijn we nu mee bezig”, mailt Sellers. Dat is ook goed te doen, vult Koekoek aan. “De methodes daarvoor bestaan al. Het enige wat je nodig hebt, is een voorspelling van hoe het signaal dat je zoekt eruit zou moeten zien.” En die voorspelling is netjes terug te vinden in het wetenschappelijke artikel van Sellers.

Wel signaleert Koekoek een aantal pijnpunten. Zo vraagt hij zich af of een versnellend ruimteschip wel te onderscheiden is van bijvoorbeeld een zwart gat met een heel langgerekte elliptische baan. Als dat gat zich op het ‘rechte stuk’ van zo’n baan bevindt, zou het weleens net zulke zwaartekrachtsgolven kunnen produceren als een ruimteschip waarvan de kapitein vol op het spreekwoordelijke gaspedaal trapt.

Ten tweede kost het nogal wat energie om een bizar zwaar ruimteschip vaart te geven. “Stel dat je een schip duizend keer zo zwaar als de aarde wil versnellen tot een tiende van de lichtsnelheid”, rekent Koekoek voor. “Dan heb je daar een miljard keer een miljoen keer de hoeveelheid energie voor nodig die de gehele mensheid per jaar gebruikt.” En dat is dan nog een flinke onderschatting, want daarin is het gewicht van de stuwstof die je moet uitwerpen om die snelheid te bereiken niet eens meegenomen, vervolgt de natuurkundige.

Honderd keer gevoeliger

Los daarvan blijven het natuurlijk op zijn zachtst gezegd flinke ruimteschepen, waar je naar op zoek gaat. Maar, zo zegt Sellers: “Het is moeilijk te zeggen wat je wel en niet mag verwachten als je zoekt naar technologie die onze mogelijkheden ver te boven gaat.” Oftewel: wie weet waar aliens die qua ontwikkeling millennia op ons voorliggen toe in staat zijn.

Bovendien, vult hij aan, worden ruimteschepen makkelijker te ‘zien’ naarmate ze zich dichter bij de aarde bevinden – en dus hoeven ze dan minder zwaar te zijn om ze op te kunnen merken. Een relatief bescheiden ruimteschip dat toevallig in ons eigen zonnestelsel op snelheid komt, zou je daardoor ook kunnen opmerken als je met een fijn kammetje door de LIGO-data gaat.

Daarbij is LIGO niet het einde van het verhaal. Er zijn plannen voor allerlei nieuwe observatoria voor zwaartekrachtsgolven. En een deel daarvan is veel geschikter voor het vinden van ‘versnellende-ruimteschip-golven’ dan de huidige detectors.

Sellers vestigt zijn hoop vooral op twee ruimtemissies: het Japanse DECIGO en de Europese Big Bang Observer. “Die zouden zo’n honderd keer gevoeliger dan LIGO moeten zijn voor dit soort signalen.” Enig geduld is dan wel een vereiste, want van beide missies is nog niet eens het lanceerjaar bekend. Die hoeven we dus niet voor de jaren veertig van deze eeuw te verwachten. Maar goed, als Sellers en collega’s binnenkort een ruimteschip van het formaatje reuzeplaneet vinden in de LIGO-data, zal daar vast wat meer haast mee worden gemaakt.

Deze Far Out staat in KIJK 8/2023.

Jean-Paul Keulen is wetenschapsjournalist gespecialiseerd in natuur- en sterrenkunde. Voor dit artikel raadpleegde hij onder meer: Luke Sellers e.a.: Searching for Intelligent Life in Gravitational Wave Signals Part I: Present Capabilities and Future Horizons, ArXiv.org (22 december 2022).

Beeld: Matjaz Slanic/iStock/Getty Images.

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!