Beschouwing Virgo-detector

Astronomen vangen ruimtetrillingen op met gevoeligste ‘oren’ ooit

Nu al zijn er dankzij supergevoelige meetapparatuur tien botsingen van zwarte gaten en één botsing van mysterieuze ‘neutronensterren’ geregistreerd. Komend jaar verwachten deskundigen dat door de inzet van nieuwe detectoren elke week een botsing ‘gevoeld’ kan worden. Natuurkundigen hopen op een beter begrip van de fundamenten van de zwaartekracht. 

Een technicus werkt aan een van de halfdoorlatende spiegels in de lasertunnel van de Virgo-detector in Pisa. Beeld EGO-VIRGO

In de strips van Lucky Luke leggen de indianen hun oor op de grond om te horen of de bleekgezichten er aankomen. Vanaf vandaag doen sterrenkundigen iets vergelijkbaars. Met extreem gevoelige ‘oren’ vangen ze zwakke trillingen op die het gevolg zijn van kosmische botsingen in het verre heelal. Niet van bleekgezichten, maar van zwarte gaten.

Een jaar lang zullen drie reusachtige detectoren – twee in de Verenigde Staten en één in Italië – jacht maken op zwaartekrachtgolven: minieme rimpelingen in de ruimtetijd. Die werden begin vorige eeuw al voorspeld door Albert Einstein, maar pas in 2015 voor het eerst echt gemeten, door de Amerikaanse Ligo-detectoren.

Inmiddels doet ook de Europese Virgo-detector mee, en zijn er al tien botsingen van zwarte gaten geregistreerd en één botsing van twee neutronensterren – kleine, extreem compacte bollen van samengepakte kerndeeltjes. De initiatiefnemers ontvingen er eind 2017 de natuurkunde-Nobelprijs voor.

Beeld De Volkskrant

Ligo en Virgo maken gebruik van lasers en spiegels in kilometerslange tunnels om snelle, piepkleine ruimtetrillingen op te meten. Het zijn de gevoeligste meetinstrumenten die de mens ooit heeft gebouwd.

‘We hebben de gevoeligheid van de Virgo-detector in de afgelopen anderhalf jaar nog eens verdubbeld’, zegt Virgo-woordvoerder Jo van den Brand van Nikhef, het nationaal instituut voor subatomaire fysica in Amsterdam. ‘Onder andere door de ophanging van de spiegels te verbeteren en door het laservermogen te verhogen.’ Ook de twee Ligo-detectoren (in de Amerikaanse staten Washington en Louisiana) hebben een ingrijpende upgrade ondergaan.

De verwachting is dat er het komende jaar gemiddeld eens per week een botsing ‘gevoeld’ zal worden van twee zwarte gaten – mysterieuze objecten met zóveel zwaartekracht dat er zelfs geen licht uit kan ontsnappen. Zo ontstaat een beter zicht op de manier waarop dubbele zwarte gaten ontstaan die vervolgens naar elkaar toe spiraliseren en met elkaar versmelten.

Een deel van de 3 kilometer lange arm van de Virgo-detector in Italië. LIGO en Virgo maken gebruik van lasers en spiegels in kilometerslange tunnels om snelle, piepkleine ruimtetrillingen op te meten. Het zijn de gevoeligste meetinstrumenten die de mens ooit heeft gebouwd. Beeld AFP

Maar nog veel spannender, aldus astrofysicus Gijs Nelemans van de Radboud Universiteit in Nijmegen, is de vraag hoe vaak dubbele neutronensterren versmelten. Dat is tot nu toe pas één keer waargenomen, in augustus 2017, maar niemand weet hoe uitzonderlijk die botsing was. ‘Misschien zien we er straks tien per jaar, maar het kunnen er ook honderd zijn’, aldus Nelemans.

In de nieuwe waarnemingsrun die vandaag van start gaat, worden alle metingen direct gedeeld met de wereldwijde astronomische gemeenschap. Andere sterrenkundigen kunnen dan in het betreffende gebied aan de sterrenhemel meteen op zoek naar mogelijke bijbehorende lichtflitsen.

Uit de metingen kun je informatie afleiden over de eigenschappen van neutronenster-materie, de meest bizarre (en nog geheel onbekende) materievorm in de kosmos. En door botsende zwarte gaten te bestuderen, hopen natuurkundigen de fundamenten van de zwaartekracht beter te doorgronden.

De Virgo-detector in Italië. Beeld EGO/LookatSciences

‘We hebben de lat fors hoger gelegd’, zegt Van den Brand, ‘en het blijft enorm spannend.’ Nelemans vindt het vooral een hele uitdaging om straks van zoveel detecties de data-analyse zorgvuldig uit te voeren. ‘Het gaat om een groot maar heel los internationaal samenwerkingsverband’, zegt hij, ‘waarin iedereen zijn eigen zegje wil doen. Eigenlijk een godswonder dat het überhaupt werkt.’

Eind 2019 gaat ook de gloednieuwe Kagra-detector in Japan meedoen aan de speurtocht. Volgend jaar volgen dan nieuwe upgrades, zowel bij Ligo als bij Virgo, voor een nóg hogere gevoeligheid.

Inmiddels wordt er voorbereidend werk verricht voor de Europese Einstein-Telescoop – een veel grotere zwaartekrachtgolfdetector die in de jaren dertig mogelijk in Zuid-Limburg gebouwd gaat worden. Die krijgt ondergrondse tunnels van tien kilometer lang, op een diepte van een paar honderd meter, om zo min mogelijk last te hebben van trillingen uit de omgeving.

Je oren ónder de grond leggen – dat hadden de indianen uit Lucky Luke ook wel gewild.

Wat zwarte gaten ons kunnen leren
Er is maar één natuurfenomeen waarbij een orkaan wat vernietigingskracht betreft verbleekt tot een briesje: een zwart gat. Maar wat is het? Hoe ziet het er uit? En wat kunnen ze ons leren? Een spoedcursus zwarte gaten in minder dan drie minuten.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden