Vorig jaar slaagden wetenschappers erin om tweemaal zwaartekrachtsgolven te detecteren. Het bleef de afgelopen maanden stil, maar nu laten onderzoekers van LIGO weten dat er opnieuw zwaartekrachtsgolven zijn opgevangen.

De golven zijn ontstaan toen twee grote zwarte gaten samensmolten op een afstand van drie miljard lichtjaar van de aarde, namelijk een zwart gat met een een gewicht van 32 zonnen en een zwart gat met een gewicht van 19 zonnen. Uiteindelijk smolt het duo samen en ontstond er een zwaarder zwart gat van 49 zonnemassa’s.

De vorige twee zwaartekrachtsgolven zijn ook ontstaan toen twee zwarte gaten samensmolten, maar het ene zwart gat was lichter (21 zonnemassa’s) en het andere zwarte gat juist veel zwaarder (62 zonnemassa’s). Het is daarom uniek dat er nu zwaartekrachtsgolven tijdens het ontstaan van een middelgroot zwart gat zijn gespot.

Alle zwaartekrachtsgolven zijn tot dusver gedetecteerd met behulp van het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO).

Zwaarder dan twintig zonnen
“We hebben opnieuw bewijs gevonden dat er stellaire zwarte gaten kunnen bestaan die zwaarder zijn dan twintig zonnen”, zegt woordvoerder David Shoemaker van MIT. “Het is verbazingwekkend dat wij mensen een verhaal kunnen vertellen over bizarre gebeurtenissen die miljarden jaren geleden plaatsvonden op miljarden lichtjaren bij ons vandaan.”

Veel van te leren
Ook Nederlandse wetenschappers zijn nauw betrokken bij het onderzoek. “Met deze derde detectie kun je met recht zeggen dat onderzoek naar zwaartekrachtsgolven resultaten oplevert,” zegt directeur Stan Bentvelsen van Nikhef. Natuurkundigen van Nikhef zijn lid van het zogenoemde ‘LIGO Scientific Collaboration – Virgo Collaboration’ (LVC). Dit geldt ook voor onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en sterrenkundigen van de Radboud Universiteit. “Ook deze detectie is spectaculair waar we veel van leren. In de komende jaren is de uitdaging om de gevoeligheid van de apparatuur verder te laten toenemen zodat we deze processen vaker kunnen zien en langer kunnen volgen.”

Maar even terug, wat zijn zwaartekrachtsgolven?
Zwaartekrachtsgolven zijn rimpels in de ruimtetijd. Albert Einstein stelde ruim honderd jaar geleden dat onmogelijk is om te spreken over tijd en ruimte als afzonderlijke entiteiten. De vier dimensies van de ruimtetijd zijn lengte, breedte, hoogte en natuurlijk duur. Zo weten we dat licht in één seconde een afstand van 299.792.458 meter aflegt.

Je moet je de ruimtetijd voorstellen als een vel papier. Planeten en sterren liggen als knikkers op dit vel, waardoor de ruimtetijd lokaal gekromd is. Daarnaast reizen er golven door de ruimtetijd. Dit zijn zwaartekrachtsgolven, die ontstaan bij hele bijzondere gebeurtenissen, bijvoorbeeld wanneer twee zwarte gaten fuseren of wanneer een gigantische ster ontploft. Je kunt het vergelijken met wanneer je een steentje in een plas water gooit. Er ontstaan direct kringen rondom het steentje.

Drie keer ontdekt
Je vraagt je misschien af: waarom zijn er maar drie zwaartekrachtsgolven ontdekt? Wanneer je op het strand ligt, zie je de golven makkelijk over het wateroppervlak rollen. Werkt dit zo niet in het heelal? Nee, want de hele aarde beweegt ook op een golf. Stel, je rijdt met een snelheid van 120 kilometer per uur op de linkerrijstrook en de automobilist naast je rijdt ook exact 120 kilometer per uur, dan lijkt het alsof zijn auto niet beweegt, maar dat is visueel bedrog. Dit geldt ook voor zwaartekrachtsgolven. De enige manier om ze te vinden is door op meerdere plekken metingen te verrichten en deze metingen vervolgens naast elkaar te leggen. Een goed voorbeeld is het LIGO-experiment in de Verenigde Staten. In twee vacuümbuizen van vier kilometer lang wordt de lengte van een bundel infraroodlicht gemeten. Met deze apparatuur is het mogelijk om piepkleine variaties te meten in de lengte van de bundel, zelfs als die variaties kleiner zijn dan eenduizendste van de diameter van een atoom!