Hoe meet je zwaartekrachtsgolven?

 

Hoe meet je zwaartekrachtsgolven?

OM ZWAARTEKRACHTSGOLVEN TE METEN IS TECHNISCHE LISTIGHEID EN ONGEËVENAARDE PRECISIE NODIG. DE LIGO-DETECTOREN IN DE VS EN DE VIRGO-DETECTOR IN ITALIË GEBRUIKEN HIERVOOR LASERINTERFEROMETRIE. OP DIT MOMENT KRIJGT VIRGO EEN TECHNISCHE UPGRADE WAAR ONDERZOEKERS VAN NIKHEF EN DE RADBOUD UNIVERSITEIT NAUW BIJ BETROKKEN ZIJN
OM ZWAARTEKRACHTSGOLVEN TE METEN IS TECHNISCHE LISTIGHEID EN ONGEËVENAARDE PRECISIE NODIG. DE LIGO-DETECTOREN IN DE VS EN DE VIRGO-DETECTOR IN ITALIË GEBRUIKEN HIERVOOR LASERINTERFEROMETRIE. OP DIT MOMENT KRIJGT VIRGO EEN TECHNISCHE UPGRADE WAAR ONDERZOEKERS VAN NIKHEF EN DE RADBOUD UNIVERSITEIT NAUW BIJ BETROKKEN ZIJN

De algemene relativiteitstheorie stelt dat zwaartekracht bestaat doordat massa de ruimtetijd vervormt. Zoals een trampoline inzakt als je er op gaat zitten. Leg je dan een balletje op de rand, dan rolt dat langs die kromming naar je toe. Als je gaat springen op de trampoline, dan zakt hij niet rustig in maar ontstaan er rimpelingen. Einstein voorspelde dat zoiets ook zou gebeuren in het heelal als zeer compacte, zware en energierijke objecten zouden versnellen door de ruimte: de ruimtetijd gaat rimpelen. Dit is een zwaartekrachtsgolf. De golf verplaatst zich vervolgens met de lichtsnelheid door het heelal en verliest heel langzaam aan energie.

Massa vervormt ruimtetijd
Het patroon van de golf geeft informatie over de veroorzaker ervan:  de frequentie van zwaartekrachtsgolf GW150914 en de toename daarvan liet zien dat die werd veroorzaakt door het steeds sneller om elkaar heen draaien van twee zwarte gaten, totdat ze samensmolten tot een groter zwart gat. Dit fenomeen was al wel voorspeld, maar tot nu toe was er geen manier om het te meten. Voor het eerst is deze informatie – die per zwaartekrachtsgolf naar de aarde kwam – opgevangen en ‘gelezen’.

Laserinterferometrie
LIGO bestaat uit twee detectoren, een in Livingston, Louisiana, en een in Hanford, Washington State, in de Verenigde Staten. De LIGO-detectoren bestaan uit twee loodrecht op elkaar geplaatste vacuümbuizen van elk 4 kilometer lang. Hierdoor wordt laserlicht gestuurd. Aan het einde van de buis wordt dit licht teruggespiegeld, waarna het licht uit de twee buizen weer wordt gecombineerd.

Een minieme verschuiving van het golfpatroon van de ene lichtbundel ten opzichte van de andere wijst op afwijkingen in de lengte van de buizen. Dan heeft een zwaartekrachtsgolf één van de armen ingeduwd, en de andere juist verlengd waardoor het licht er iets korter over deed om erdoorheen te gaan.