De eerste resultaten van de Europese ruimtemissie LISA Pathfinder geven heel goede hoop voor een toekomstige zwaartekrachtsgolventelescoop in de ruimte.

Sinds begin dit jaar weten we dat zwaartekrachtsgolven, door Einstein voorspelde rimpelingen in de ruimtetijd, kunnen worden gemeten. Dat opent de weg naar een heel nieuwe manier van sterrenkunde bedrijven: door dit soort golven te bestuderen, kunnen we van alles over het heelal te weten komen. En, zo toont de ruimtemissie LISA Pathfinder nu aan, het moet te doen zijn om een groot ruimteobservatorium te bouwen dat zwaartekrachtsgolven kan waarnemen.

Zwevende kubussen

LISA Pathfinder is bedoeld als voorbereiding op eLISA, die pas in 2034 gelanceerd hoort te worden. Deze grote ESA-missie moet gaan bestaan uit drie satellieten die vliegen in een driehoekige formatie met zijden van 1 miljoen kilometer. Aan boord van elke satelliet bevindt zich een kubusje van goud en platina, dat vrij in de ruimte zweeft en vrijwel alleen door de zwaartekracht wordt beïnvloed. Met lasers worden de posities van de kubussen in de gaten gehouden. Raken die verstoord, dan kan dat wijzen op een passerende zwaartekrachtsgolf.

Het ruimtescheepje LISA Pathfinder heeft twee zwevende kubusjes van goud en platina aan boord.

Alleen: kun je een stel kubussen zó ongestoord in de ruimte laten zweven, dat de minuscule bewegingen die ze maken ten gevolge van een zwaartekrachtsgolf ook echt te meten zijn? Zo niet, dan heeft het natuurlijk weinig zin om een duur project als eLISA te bouwen. Dus werd de veel bescheidenere Pathfinder-missie opgetuigd: één satelliet met twee kubussen aan boord – niet om zwaartekrachtsgolven te meten, maar om de haalbaarheid van eLISA te testen.

Sprong in plaats van opstapje

Nu zijn de eerste resultaten van Pathfinder gepubliceerd – en die zijn meer dan hoopgevend. Al op de eerste dag haalde de missie zijn doelstelling, meldt de ESA: de kubussen werden nauwelijks gehinderd door invloeden van buitenaf en zweefden zo goed als doodstil ten opzichte van elkaar in het Pathfinder-ruimtescheepje.

In de maanden daarna wisten de onderzoekers dat al geweldige resultaat met een factor vijf te verbeteren. Onder andere deden ze dat door het bijna-vacuüm waarin de kubussen zweven nog wat ijler te maken. Hoe minder moleculen er tegen de kubussen aanbotsen, hoe stiller ze immers in de ruimte hangen. Inmiddels heeft de Pathfinder-missie zelfs al bijna de precisie bereikt, benodigd voor de échte eLISA-missie van 2034.

Of, zoals project scientist Paul McNamara het formuleert: “LISA Pathfinder was altijd bedoeld als een opstapje naar het niveau dat nodig is voor een volledig zwaartekrachtsgolvenobservatorium. Maar deze resultaten laten zien dat we al bijna de hele sprong hebben gemaakt.”

Meer weten over eLISA en andere manieren om zwaartekrachtsgolven waar te nemen? Lees het artikel ‘Project zwaartekracht’ in KIJK 4/2016. (Ook te lezen via Blendle.)

Bronnen: Physical Review Letters, ESA, NASA

Beeld: C. Carreau/ESA (header), ATG Medialab/ESA (openwerking)