De afgelopen weken stond de natuurkundegemeenschap op zijn kop aangezien er op sociale media geruchten de ronde deden dat er voor het eerst zwaartekrachtsgolven zouden zijn gedetecteerd. Vandaag, 11 februari 2016, werd uiteindelijk bevestigd dat wetenschappers voor het eerst zwaartekrachtsgolven hebben gedetecteerd met behulp van het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Zwaartekrachtsgolven, minieme rimpels in de ruimtetijd, werden honderd jaar geleden voorspelt door de bekende natuurkundige Albert Einstein en kunnen ontstaan waneer twee zwarte gaten fuseren of als zware sterren aan het einde van hun leven ontploffen.
Geruchten
De natuurkundigegemeenschap kwam op zijn kop te staan toen in september 2015 kosmoloog Lawrence Krauss een bericht de wereld instuurde dat men met het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in de Amerikaanse staten Washington en Louisiana zwaartekrachtsgolven had gedetecteerd. Uiteindelijk werd er eerst sceptisch gereageerd op dit bericht maar toen natuurkundige Clifford Burgess afgelopen week ook een bijzondere email verstuurde, wist men dat er een belangrijke bekendmaking zat aan te komen die voor heel wat enthousiasme zou zorgen. In deze email stond dat het LIGO-bericht echt leek te zijn en dat er op 11 februari 2016 een publicatie zou plaatsvinden in het vakblad Nature. Het LIGO werd gebouwd om zwaartekrachtsgolven te kunnen detecteren. Het bestaat uit twee reusachtige zwaartekrachtsgolfdetectoren die in 2002 de eerste metingen hebben verricht en is het grootste en meest ambitieuze onderzoeksproject van het Amerikaanse National Science Foundation (NSF). Jarenlang werd er echter zonder resultaat gezocht maar recent werd het observatorium enkele jaren stilgelegd om het van de meest geavanceerde meetinstrumenten en gevoelige detectoren te voorzien. In september werd het uiteindelijk weer in gebruik genomen. Het LIGO wordt gefinancierd door de National Science Foundation, de UK Science and Technology Facilities Council, het Duitse Max Planck Society en de Australian Research Council. Het LIGO-observatorium meet zwaartekrachtsgolven door extreem kleine variaties te detecteren in de reistijd van laserstralen die honderden malen heen en weer gekaatst worden in kilometerslange vacuümtunnels.
GW150914
De gedetecteerde zwaartekrachtsgolven zijn afkomstig van twee relatief zware zwarte gaten die in een steeds kleiner wordende baan om elkaar heen wentelden en uiteindelijk zijn versmolten tot één groter zwart gat. Uit de metingen kon men meer leren over de versmelting. Zo heeft men kunnen achterhalen dat dat de zwarte gaten ongeveer 35 maal zo zwaar waren als de Zon en dat ze vlak voor de versmelting 75 maal per seconde om elkaar heen draaiden. Daarnaast heeft men ook kunnen achterhalen dat het versmolten zwarte gat een massa heeft van 62 zonsmassa's. Het totale proces duurde slechts 0,2 seconden. De gedetecteerde zwaartekrachtsgolf kreeg de naam 'GW150914' en is vrijwel gelijktijdig waargenomen door de twee detectoren van het LIGO-observatorium. De ontdekking van de zwaartekrachtsn zonder twijfel één van de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen van de laatste jaren.
Wat zijn zwaartekrachtsgolven?
Albert Einstein stelde zwaartekracht honderd jaar geleden voor als een vervorming van de ruimtetijd, hoe zwaarder een object des te sterker de vervorming van de ruimtetijd eromheen. Zo zouden twee snel om elkaar heel draaiende, of botsende, superzware zwarte gaten rimpelingen in de ruimtetijd moeten veroorzaken. Het principe valt eenvoudig te vergelijken met de uitdeinende cirkelbewegingen op het wateroppervlak wanneer een steen in het water valt. De studie van zwaartekrachtsgolven is voor wetenschappers van bijzonder groot belang aangezien dit tot nieuwe belangrijke ontdekkingen zou kunnen leiden over objecten als compacte dubbelsterren en samensmeltende superzware zwarte gaten die verantwoordelijk zijn voor de grootste knallen na de oerknal. Daarnaast zouden we door zwaartekrachtsgolven kunnen achterhalen wat er kort na het ontstaan van het heelal allemaal gebeurde. Albert Einstein voorspelde in 1916 in zijn Algemene Relativiteitstheorie al het bestaan van zwaartekrachtsgolven maar dacht dat dit minieme effect nooit zou kunnen gemeten worden. De afgelopen decennia hebben we ontzettend veel geleerd over het universum en zijn evolutie dankzij tal van grote telescopen. Er zijn helaas ook delen in het heelal die we niet met traditionele telescopen kunnen bestuderen aangezien deze geen lichtdeeltjes uitzenden of omdat de lichtdeeltjes ons niet bereiken. Zwaartekrachtsgolven kunnen door geen enkele vorm van materie worden tegengehouden waardoor wetenschappers meer kunnen leren over het 'donkere universum' indien we ze zouden kunnen detecteren. Indien we zwaartekrachtsgolven kunnen detecteren, beschikken astronomen dus over een extra zintuig waarmee ze het universum kunnen bestuderen. Uiteindelijk is het een compleet nieuwe manier om naar het universum te 'kijken' en dat alleen al zorgt ervoor dat elke wetenschapper over de hele wereld bijzonder enthousiast is over deze ontdekking. Via onderstaand filmpje komt u alles te weten over wat zwaartekrachtsgolven nu juist zijn en hoe we deze kunnen detecteren!
