Zwaartekrachtgolven: wie zijn ze en wat doen ze?

0

Voor het eerst werden er zwaartekrachtgolven gedetecteerd en daarmee is nu een 100 jaar oude theorie van Albert Einstein bewezen. Wat zijn ze precies en wat betekent die ontdekking?

In 1916 voorspelde Einstein dat tijd en ruimte trillen met golven, veroorzaakt door de beweging van gigantische objecten zoals zwarte gaten en neutronensterren. Sindsdien werd er decennia lang gezocht naar het effectieve bestaan van die zwaartekrachtgolven. Hoewel er vroeger al valse signalen gedetecteerd werden, heeft het Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) officieel aangekondigd dat het de eerste waarneming van zwaartekrachtgolven gedaan heeft.

Dat deed het LIGO op 14 september 2015 om 5.51 uur in de faciliteiten van Louisiana en Washington. De onderzoekers observeerden hoe zo’n 1,3 miljard jaar geleden twee zwarte gaten rond elkaar cirkelden en daarna botsten. De gigantische explosie die eruit volgde, wekte enorme zwaartekrachtgolven op. Met delicate meetinstrumenten werden de golven van de explosie – die ons dus pas enkele maanden geleden bereikten door de enorme afstand – waargenomen op aarde. Nu is het aan andere wetenschappers om de data van de baanbrekende ontdekking na te gaan op fouten, en nieuw onderzoek te voeren in het veld.

Einstein bedacht het concept van zwaartekrachtgolven in 1916 als onderdeel van zijn relativiteitstheorie. Hij stelde dat tijd en ruimte geen vaste, onafhankelijke concepten zijn. Tijd en ruimte zijn echter een verweven onderdeel van ruimtetijd, een vierdimensionaal en vloeiend concept dat trilt als er energie of massa aanwezig is, zoals water als je er een steentje in werpt. Daarnaast stelde hij ook onze visie van zwaartekracht op punt. Objecten zoals planeten buigen de ruimtetijd rondom hen, zodat andere objecten aangetrokken worden.

Bij een zwart gat is de ruimtetijd extreem vervormd. Volgens Einsteins theorie zullen zwarte gaten die rond elkaar komen te draaien geleidelijk aan energie verliezen, waardoor ze dichter bij elkaar komen. Daarna botsen ze en smelten ze aan de helft van de lichtsnelheid samen tot een groter zwart gat. Door de gigantische uitbarsting van energie tijdens de botsing ontstaan er trillingen. Zwaartekrachtgolven zijn die trillingen in de ruimtetijd.

Ze worden veroorzaakt door kosmische gebeurtenissen met massieve objecten waarbij er heel veel energie vrijkomt, zoals exploderende sterren en botsende zwarte gaten. Terwijl zwaartekrachtgolven doorheen ruimtetijd trillen, zorgen ze voor kleine bevingen in atomen van materie.

De wetenschappers van het LIGO observeerden uiteindelijk de trillingen van de botsing van twee zwarte gaten die 29 en 36 keer groter dan de massa van onze zon zijn, 1,3 miljard jaar geleden. Dat deden ze met inteferometers. Krachtige lasers meten de kleinste veranderingen die teweeg gebracht worden door zwaartekrachtgolven in de afstand tussen spiegels aan elk uiteinde van de LIGO-faciliteiten. Die metingen worden omgezet in geluid. Het getsjirp, zoals de onderzoekers het noemen, zijn de golven.

De metingen waren nooit goed genoeg omdat zwaartekrachtgolven minuscuul zijn en de meetinstrumenten erg gevoelig zijn voor storingen van buitenaf, zoals mensen of verkeer. In de nieuwe data wordt natuurlijk rekening gehouden met afwijkingen, maar het is aan nieuw onderzoek om de juistheid van de wetenschappelijke doorbraak volledig vast te stellen.

Wat betekent de ontdekking van zwaartekrachtgolven nu precies? Met die bevestiging van een deel van de relativiteitstheorie, opent er een heel nieuw hoofdstuk in het onderzoek naar de kosmos. Zwarte gaten en neutronensterren kunnen niet waargenomen worden door telescopen, maar hun trillingen zouden nu wel gemeten kunnen worden eens de meetinstrumenten gevoelig genoeg zijn (of verplaatst worden in de ruimte over enkele decennia). De data vertelt dan hoe groot en snel die objecten zijn. Zoiets zou zelfs kunnen leiden tot het ontdekken van volledig nieuwe concepten in het universum.

Share.

About Author

Matti Meurisse

Tekent als het past, kijkt veel te veel films en series als het niet past en verkent ondertussen de wereld der comic books.

Reacties