Zwaartekrachtstelescoop ontketent revolutie in sterrenkunde

De Nobelprijs voor natuurkunde 2017 gaat naar de al maanden gedoodverfde winnaars Kip Thorne (77) en Rainer Weiss (85) voor hun werk dat leidde tot de ontdekking van trillingen in ruimte en tijd. Over het belang van deze ontdekking schreef Govert Schilling vorig jaar. Lees het hieronder terug.

Beeld afp

De ontdekking van zwaartekrachtsgolven - een eeuw geleden al voorspeld door Albert Einstein - biedt sterrenkundigen een compleet nieuwe blik op het heelal. Tot nu toe is de kosmos altijd bestudeerd met telescopen die bijvoorbeeld zichtbaar licht, radiostraling of röntgenstraling opvangen. Maar nu het lukt om zwaartekrachtsgolven te meten, komt er een compleet nieuw zintuig bij - alsof je de wereld om je heen niet alleen kunt zien, maar plotseling ook kunt horen.

Via onderzoek aan zwaartekrachtsgolven is informatie te achterhalen die met een telescoop nooit zichtbaar is. Neem de botsing van twee zwarte gaten die de LIGO-detector op 14 september 2015 om 11.51 uur Nederlandse tijd heeft geregistreerd: uit het waargenomen golfpatroon is afgeleid hoe zwaar ze waren, hoe snel ze om elkaar heen draaiden, op welke afstand ze zich bevinden en hoe zwaar het resulterende versmolten zwarte gat is.

Zwarte gaten zijn gebieden in het heelal met zo veel zwaartekracht dat ze alle materie uit hun omgeving opslokken en dat zelfs licht er niet uit kan ontsnappen. Met een telescoop is een zwart gat dan ook niet te zien; hooguit zie je de röntgenstraling van heet gas dat op het punt staat om in het zwarte gat te vallen. Door Einsteingolven te meten, is veel meer informatie over deze mysterieuze objecten te achterhalen, ook al staan ze op miljarden lichtjaren afstand.

Voor het eerst is er bewijs

'Het is echt heel bijzonder dat we uit deze allereerste detectie al zo veel sterrenkundige informatie kunnen afleiden,' aldus Gijs Nelemans van de Radboud Universiteit in Nijmegen. 'We hebben voor het eerst onomstotelijk bewijs voor het bestaan van dubbele en versmeltende zwarte gaten, en die zijn ook nog eens veel zwaarder dan de zwarte gaten die tot nu toe in ons eigen Melkwegstelsel zijn gevonden.'

In de toekomst hopen sterrenkundigen ook heel andere verschijnselen in het heelal met behulp van zwaartekrachtsgolven te onderzoeken. Snel om elkaar heen draaiende sterren in ons eigen Melkwegstelsel bijvoorbeeld. Of superzware zwarte gaten in de kernen van ver verwijderde sterrenstelsels. Die kunnen miljoenen of miljarden malen zo zwaar zijn als de zon. Waarschijnlijk gaat het ook hier vaak om dubbele exemplaren die in een steeds kleiner wordende baan om elkaar heen zwieren en uiteindelijk met elkaar versmelten.

De LIGO-detector in Hanford in de Amerikaanse staat Washington, met haaks op elkaar 4 kilometer lange tunnels met laserapparatuur. Beeld LIGO

De weg naar quantumzwaartekracht

'De heilige graal van het onderzoek,' zegt Chris Van den Broeck van het Amsterdamse Nikhef-instituut, 'is natuurlijk dat we de oerknal zélf gaan zien. In de periode vlak na het ontstaan van het heelal, waar we met telescopen niets van kunnen waarnemen, zijn ook zwaartekrachtsgolven geproduceerd. "Als we die ooit kunnen meten, wijst ons dat misschien de weg naar een theorie van de quantumzwaartekracht." Dat zou betekeken dat de twee belangrijkste pijlers van de natuurkunde - de relativiteitstheorie die de macrokosmos beschrijft en de quantumtheorie van de microkosmos - eindelijk onder één gemeenschappelijke noemer zijn gebracht.

Ondertussen richten astronomen zich op het aan de hemel lokaliseren van de bronnen van zwaartekrachtsgolven: als zo'n golf door drie detectoren wordt waargenomen, kun je vrij nauwkeurig de herkomstrichting vaststellen, en met een gewone telescoop op zoek gaan naar een optische tegenhanger, zoals een supernova-explosie of een gammaflits. Daarvoor zijn al tientallen projecten in voorbereiding, waaronder de Nijmeegse BlackGEM-robottelescopen in Chili.

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