Zenuwen onder wetenschappers over trillingen van de ruimte

Waarschijnlijk krijgt de wereld donderdag te horen dat voor het eerst zwaartekrachtgolven zijn waargenomen. Einstein voorzag ze al in 1915.

Gravitatiegolven zijn onderdeel van Einsteins zwaartekrachttheorie van precies een eeuw geleden, waarin hij ruimte en tijd als één flexibel geheel beschrijft Beeld anp

Kunnen ruimte en tijd in het universum nu en dan trillen als een waterbed waar een klap op is gegeven? Fysici wereldwijd kijken dezer dagen reikhalzend uit naar een persconferentie, donderdagmiddag in Washington, waar vermoedelijk de eerste waarneming van zulke gravitatiegolven wordt gepresenteerd.

Mogelijk zijn er zelfs meerdere observaties, die Albert Einsteins zwaartekrachttheorie uit 1915 dan voor het eerst rechtstreeks zouden bevestigen. Er gaan al maanden geruchten over onverwacht goede metingen van zulke golven bij LIGO, een duo van reusachtige golfdetectoren in de staten Washington en Louisiana in de VS. De laatste weken bereikten die een nieuw hoogtepunt nadat een speciale LIGO-presentatie op de jaarconferentie van de Amerikaanse wetenschapsorganisatie AAAS in Washington werd aangekondigd.

Op het deeltjeslab Nikhef in Amsterdam is intussen een persbijeenkomst met Nederlandse betrokkenen en experts georganiseerd voor hetzelfde moment. Ook op CERN in Genève is donderdag een bijeenkomst. 'Als ze beet hebben, is dit off the scale', zegt CERN-fysicus Freya Blekman van de Vrije Universiteit Brussel, zelf niet bij het onderzoek betrokken.

LIGO

Insiders meldden eind januari al onderhands dat een artikel met de eerste LIGO-resultaten was ingediend bij een vooraanstaand tijdschrift en daar voor publicatie werd beoordeeld. LIGO meet met lasers eventuele lengteverschillen tussen twee haaks op elkaar geplaatste kilometers lange vacuumbuizen met spiegels aan de uiteinden. De apparatuur is gevoelig genoeg om variaties met duizendsten van de diameter van een atoom nog op te merken. Tegelijk is dat ook een probleem, omdat het systeem voortdurend storing uit de buitenwereld oppikt, waarvoor gecorrigeerd moet worden.

Wat er in het artikel in Physical Review staat, is tot donderdag formeel onbekend en bij LIGO hebben de bijna tweeduizend medewerkers in hun contract een geheimhoudingsclausule ondertekend. Niettemin lekte vorige week via het tijdschrift Science een e-mail uit van een Canadese fysicus, die zijn collega's aan het Perimeter Institute alvast wat details wilde doorgeven. 'Vooral om studenten die zich een beetje vervelen, weer zin in het vak te geven', aldus Cliff Burgess van de McMaster Universiteit in Hamiton.

Volgens zijn mailtje, later verspreid via Twitter, zou LIGO het signaal hebben opgepikt van twee zwarte gaten die ergens in het heelal op elkaar klapten. De metingen zouden statistisch onomstotelijk zijn, van toevallige ruis zou geen sprake kunnen zijn. Welke bronnen het betreft en wanneer de golf voorbij trok, was onduidelijk.

Gravitatiegolven zijn onderdeel van Einsteins zwaartekrachttheorie van precies een eeuw geleden, waarin hij ruimte en tijd als één flexibel geheel beschrijft. Zwaartekracht is daarin geen kracht, maar de neiging van massa's om naar andere massa's te rollen in de kuil die ze in ruimtetijd maken, als de bowlingballen op een waterbed.

Massa's

Snel bewegende grote massa's, zoals neutronensterren of zwarte gaten zouden een golfbeweging in die ruimtetijdmatras kunnen veroorzaken, die zich met de lichtsnelheid door het heelal uitbreidt. Als die golf een detector als LIGO passeert wordt heel even een van de takken wat korter en langer dan normaal. Dat is terug te zien doordat laserstralen elkaar dan even niet uitdoven.

Uit theoretische berekeningen leiden astronomen af dat het signaal van twee naar elkaar vallende zwarte gaten een karakteristieke 'chirp' zou moeten opleveren. Dat is volgens waarnemers donderdag de lakmoesproef voor een echte waarneming. Het Britse wetenschapsblad New Scientist meldde maandag dat LIGO mogelijk zelfs al driemaal gravitatiegolven heeft gezien. Dat leidden de verslaggevers van het blad af uit plotselinge activiteiten op de Europese ESO-sterrenwachten in Chili sinds LIGO in september in bedrijf kwam.

Lichtflitsen

ESO, waar ook Nederlanders werken, door LIGO-protocollen ingeschakeld om bij een golf te speuren naar eventuele lichtflitsen aan de sterrenhemel. Opmerkelijk is dat het eerste alarm dan al zou zijn afgegaan voor LIGO vorig jaar september weer werd opgeleverd, na een jarenlange upgrade. Er zijn geruchten dat ondermeer Nederlandse astronomen donderdag ook met een publicatie komen, over de bronnen van de waargenomen golf of golven. Het zou gaan om een zuidelijke hemelexplosie op 17 september, en in de sterrenbeelden Stier en Waterman in de periode 28 december tot 14 januari.

De bekende Amerikaanse natuurkundige en schrijver Lawrence Krauss van de Universiteit van Arizona twitterde vorig najaar als eerste 'gehoord te hebben' dat LIGO 'iets' gezien had. Zijn bericht werd toen ten stelligste door LIGO-woordvoerders tegengesproken. Destijds bleek ook dat LIGO nu en dan heimelijk testsignalen in het systeem brengt om te kijken of alle betrokkenen op scherp staan. De kans dat dat donderdag het geval is, wordt door betrokkenen niet groot genoemd. 'Zeker niet in drie gevallen, als het er inderdaad drie zijn.'

Goed nieuws

Als LIGO nu al gravitatiegolven heeft gezien, is dat ook goed nieuws voor een vergelijkbaar Europees project in Italië, VIRGO geheten, ondermeer door NIKHEF gerund. Dat komt dit voorjaar in bedrijf en is ongeveer net zo gevoelig als LIGO. Samen met de twee LIGO-detectoren zou VIRGO signalen uit het heelal veel beter kunnen gaan uitpeilen en aanwijzen aan de sterrenhemel. De ontdekking van gravitatiegolven is zonder twijfel goed voor een Nobelprijs voor natuurkunde. Dit jaar kan dat overigens al niet meer, de deadline voor nominaties was op 1 februari.

AAAS-bijeenkomsten als later deze week in Washington zijn een gewild podium voor spectaculair wetenschapsnieuws, met duizenden bezoekers en honderden journalisten. Dat dat niet altijd goed afloopt, bleek drie jaar geleden. Toen kondigde een Amerikaans team het definitieve bewijs voor de oerknal aan, waargenomen met radiotelescopen op Antarctica. Een halfjaar later bleken ze per abuis stof in het heelal te hebben waargenomen.


Ontvang elke dag de Volkskrant Avond Nieuwsbrief in uw mailbox, met het nieuws van vandaag, tv-tips voor vanavond, en alvast zes artikelen uit de krant van morgen. Schrijf u hier in.

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 de Persgroep Nederland B.V. - alle rechten voorbehouden