Met het ontdekken van zwaartekrachtsgolven is het net alsof wetenschappers een extra zintuig hebben gekregen om het heelal te bestuderen. Nu we eindelijk weten hoe we de golven kunnen meten, wordt het pas écht spannend, vertelt Jo van den Brand, hoofd van het Nederlandse onderzoek naar zwaartekrachtsgolven aan het Nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef.
Wat maakt zwaartekrachtsgolven zo interessant?
‘Zolang als wij mensen bestaan, verwonderen we ons al over het heelal. Duizenden jaren lang konden we met telescopen alleen het licht van objecten in de ruimte bewonderen. De afgelopen eeuw kwamen er wat nieuwe trucjes op basis van elektromagnetische straling bij. Maar zwaartekrachtsgolven, waarvan we sinds september weten hoe we ze kunnen meten, vormen een geheel nieuwe bron van informatie. Het is alsof wij natuurkundigen er een zintuig bij hebben gekregen om meer te weten te komen over het heelal.’
Wat zijn die zwaartekrachtsgolven dan eigenlijk?
‘Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd. Bij de begrippen ‘ruimte’ en ‘tijd’ kan je je wel iets voorstellen. Ruimte zegt iets over waar er iets gebeurt, terwijl de tijd ons vertelt wanneer dat het geval is. Ruimtetijd kun je zien als het toneel waarop alle processen in het heelal zich afspelen, alles op een bepaald moment en op een bepaalde plek. Einstein realiseerde zich honderd jaar geleden al dat dat toneel niet vast staat, maar af en toe vervormen zal. Eindelijk hebben we die vervormingen in de ruimtetijd gezien.’
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Waarom vervormt die ruimtetijd dan?
‘Als er geen materie in het universum zou zijn, zou het toneel van de ruimtetijd vlak zijn, als het wateroppervlak van een vijver. Maar beweging van zware objecten door de ruimte is kan een steen in die vijver laten vallen en de ruimtetijd doen rimpelen. Aangezien die rimpelingen minuscuul zijn, heb je super precieze apparatuur nodig om het uitrekken en indrukken van de ruimtetijd te kunnen waarnemen. Voor de ontwikkeling van die apparatuur bleek een flinke dosis vertrouwen en een hoop technologische innovatie nodig. Maar op 14 september 2015 om 11:50 Nederlandse tijd, was het eindelijk zover: we hadden de zwaartekrachtsgolven gemeten!’
September? Waarom duurde het dan tot 11 februari 2016 tot de rest van de wereld mee kon genieten?
‘Dat het zwaartekrachtsgolvenonderzoek al lang niet meer draait op ego’s, maar op samenwerking, dat bleek op 14 september maar weer goed van pas te komen. Toen de interferometers in de VS positief uitsloegen, kregen ik en mijn collega’s uit de rest van de wereld, een bulk aan meetgegevens op ons bord. Aan ons de taak om alle belangrijke informatie en splinternieuwe kennis er uit te vissen. Daar hebben we een paar maanden keihard aan gewerkt.’
Wat was het resultaat van al dat geploeter?
‘We hebben bewezen dat we minieme trillingen in de ruimtetijd kunnen zien, zoals Einstein al voorspelde. De zwaartekrachtsgolven die wij gemeten hebben, bleken afkomstig te zijn van twee botsende zwarte gaten, die een nieuw zwart gat vormden. Enorm bijzonder, want nooit eerder hebben we een zwarte gat kunnen zien.’
Hoe verandert de vondst van de zwaartekrachtsgolven onze wereld?
‘De golven kunnen onze kijk op het heelal drastisch veranderen. We hebben er een nieuwe manier bij om het universum te bewonderen! Als we zwaartekrachtsgolven van veel meer botsende zwarte gaten en andere gigantische ruimteobjecten, hebben gemeten, zouden we een kaart kunnen maken van het hele zichtbare universum. Zo’n kaart zal ons zo ontzettend veel leren! Over de zwarte gaten bijvoorbeeld. Een zwart gat ontstaat als een zware ster is opgebrand. Zo’n ster klapt in elkaar, waarbij er een hoop materie verdwijnt, in ons geval met een massa 60 keer groter dan de zon, tot een puntje van vacuüm. Van dat puntje vacuüm weten we nog bar weinig. Zwaartekrachtsgolven kunnen het spreekwoordelijke licht op die zwarte gaten werpen.
‘Bovendien blijkt uit ons verhaal maar weer dat we samen moeten werken om écht iets te bereiken. Een wijze les waar veel wetenschappers, maar ook niet-wetenschappers op deze wereld een voorbeeld aan zouden moeten nemen.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder