Komende woensdag wordt de LISA Pathfinder gelanceerd: de sonde moet het meten van zwaartekrachtsgolven mogelijk maken.

Albert Einstein stelde zwaartekracht voor als een vervorming van de ruimtetijd. Daarbij geldt: hoe zwaarder een object, des te sterker de vervorming van de ruimtetijd eromheen. Twee extreem zware objecten die snel om elkaar heen draaien of met elkaar in botsing komen – denk bijvoorbeeld aan samensmeltende superzware gaten – zouden rimpelingen in die ruimtetijd veroorzaken, zo voorspelde Einstein bijna 100 jaar geleden. Of we die rimpelingen ooit zouden kunnen meten? Einstein dacht van niet. Maar anno 2015 denken wetenschappers dat ze de zwaartekrachtsgolven – die met de snelheid van het licht door het heelal reizen – wel moeten kunnen meten.

Een artistieke impressie van eLISA. Afbeelding: AEI / MM / exozet.

Een artistieke impressie van eLISA. Afbeelding: AEI / MM / exozet.

eLISA
Rond 2034 moet blijken of dat echt lukt: dan wordt eLISA gelanceerd. eLISA staat voor evolved Laser Interferometer Space Antenna. De sonde moet de zwaartekrachtsgolven die Einstein voorspelde, gaan meten. Maar op dit moment is nog niet zeker of de technologie die de onderzoekers daarvoor willen gebruiken, werkt. Daarom wordt komende woensdag LISA Pathfinder gelanceerd: een technologie-demonstratiemissie.

Maar eerst: LISA
Aan boord van LISA bevinden zich twee goud-platinablokjes. Deze blokjes bevinden zich ongeveer 40 centimeter uit elkaar en zweven vrij in de satelliet. De afstand tussen de blokjes is te klein om zwaartekrachtsgolven te kunnen detecteren, maar dat is ook de missie van LISA niet. LISA moet aantonen dat de twee goud-platinablokjes in vrije val blijven, oftewel verschoond blijven van alle niet door de zwaartekracht veroorzaakte verstoringen. Om dat vast te stellen, meten de onderzoekers de afstand tussen de twee blokjes met atomaire precisie. Ze gebruiken – net als in eLISA straks – laserlicht als supernauwkeurige liniaal.

Bijna nul
“Hopelijk is de variatie in de afstand die LISA Pathfinder tussen de blokjes meet, bijna nul,” legt onderzoeker Martijn Smit uit. “Want dan weten we dat de blokjes inderdaad ongestoord rondzweven. Als ze dan straks in eLISA op enorm grote afstand van elkaar worden gezet, zien we toch alléén de variaties die door zwaartekrachtsgolven worden veroorzaakt. En dat is de bedoeling.” Onderzoeker Gijs Nelemans voegt toe: “Als deze technologie zijn belofte waarmaakt, is de weg vrij voor eLISA.”

“Zwaartekrachtsgolven leveren een uniek nieuw venster op het heelal”

Belangrijk
Het meten van zwaartekrachtsgolven is belangrijk. En niet alleen omdat we dan weten of Einstein het bij het juiste eind had. “Zwaartekrachtsgolven leveren een uniek nieuw venster op het heelal,” stelt Nelemans. “In tegenstelling tot gewone elektromagnetische straling reizen zwaartekrachtsgolven overal dwars doorheen, van de bronnen direct naar de detectoren. Het is een compleet nieuwe manier om extreme objecten in de ruimte te bestuderen.” In feite kijken de onderzoekers wanneer ze zwaartekrachtsgolven bestuderen naar alles wat de structuur van de ruimte door elkaar heeft geschud. “Met eLISA kunnen sterrenkundigen compacte dubbelsterren in de hele Melkweg bestuderen en samensmeltende superzware zwarte gaten tot voorbij de verste sterrenstelsels die we nu kennen. Maar waarschijnlijk levert de missie ook nieuwe fundamentele natuurkunde op.”

Zover is het echter nog niet. Eerst moet aangetoond worden dat de technologie werkt. LISA wordt naar verwachting komende woensdag gelanceerd en zal dan begin 2016 in zijn definitieve baan om de zon arriveren.