Een Amerikaans experiment meldt de door Einstein voorspelde zwaartekrachtsgolven als eerste ooit te hebben gedetecteerd.

Het gerucht dat al maanden de ronde deed, blijkt te kloppen: op 14 september 2015 heeft het Amerikaanse experiment LIGO zwaartekrachts- of gravitatiegolven waargenomen. Daarmee is voor het eerst direct bewijs gevonden voor een verschijnsel dat Einstein honderd jaar geleden al voorspelde, vanuit zijn algemene relativiteitstheorie.

Miljardste nanometer

Een zwaartekrachtsgolf is een rimpeling in de ruimtetijd die bijvoorbeeld ontstaat wanneer twee zware astronomische objecten om elkaar heen bewegen, of wanneer twee zwarte gaten samengaan. Vervolgens reist zo’n golf met de lichtsnelheid vanuit de bron naar buiten toe, zoals kringen zich over het oppervlak van een vijver verspreiden als je er een steen in hebt gegooid.

Het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, kortweg LIGO, claimt nu zo’n golf te hebben gezien. Dit experiment bestaat uit twee enorme, L-vormige opstellingen die zich ruim 3000 kilometer van elkaar vandaan bevinden. Passeert een zwaartekrachtsgolf de aarde, dan zouden daardoor de armen van de L’s (die elk 4 kilometer lang zijn) een heel klein beetje in lengte moeten variëren. En precies dat gebeurde afgelopen september: gedurende een vijfde seconde veranderden de armen van beide experimenten een miljardste nanometer (!).

Dit minieme maar meetbare signaal hebben de betrokken wetenschappers kunnen herleiden tot twee zwarte gaten die zo’n 1,5 miljard lichtjaar hiervandaan zijn samengesmolten. Opmerkelijk is dat beide gaten ongeveer dertig keer zoveel wegen als onze zon. Daarmee zijn ze aan de zware kant voor het type zwart gat dat je overhoudt als een ster is geëxplodeerd.

Limburgse telescoop?

Als deze ontdekking overeind blijft, is daarmee het startschot gegeven voor een geheel nieuwe manier om het heelal te onderzoeken. Tot nu toe baseerden we onze kennis van het universum grotendeels op licht (of liever: elektromagnetische straling) met alle denkbare golflengtes, en een beetje op neutrino’s. Nu we weten dat zwaartekrachtsgolven bestaan, kunnen we ook daarnaar gaan kijken. Bovendien bieden deze golven mogelijkheden om te toetsen hoe goed de algemene relativiteitstheorie zich gedraagt onder extreme omstandigheden.

Wel zullen voor dat soort onderzoek nieuwe observatoria moeten worden gebouwd, speciaal gericht op zwaartekrachtsgolven. Bijvoorbeeld de Einstein Telescope, een geplande ondergrondse detector die dezelfde vorm heeft als LIGO, maar dan met armen van 10 kilometer. De kans dat dit experiment daadwerkelijk wordt gebouwd, is met bovenstaande LIGO-ontdekking natuurlijk een stuk groter geworden.

Saillant detail: zoals we in KIJK 11/2015 al schreven, wordt ons eigen Limburg overwogen als locatie voor de Einstein Telescope. Dus wie weet bevindt dé grote zwaartekrachtsgolven-hotspot zich straks wel binnen onze eigen landsgrenzen – met dank aan LIGO.

Beeld: Caltech/MIT/LIGO Lab