Wat is een zwaartekrachtsgolf?

 

Wat is een zwaartekrachtsgolf?

TIJDENS DE METING VAN GW150914 BEWOGEN DE SPIEGELS SLECHTS EEN MILJARDSTE VAN EEN MILJARDSTE METER (EEN NANO-NANOMETER), TERWIJL HET SIGNAAL NA 0,2 SECONDE VOORBIJ WAS.
TIJDENS DE METING VAN GW150914 BEWOGEN DE SPIEGELS SLECHTS EEN MILJARDSTE VAN EEN MILJARDSTE METER (EEN NANO-NANOMETER), TERWIJL HET SIGNAAL NA 0,2 SECONDE VOORBIJ WAS.

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.

grafiek_GW150914

 

Moeilijk te meten

  1. Als een lijn een miljard keer een miljard kilometer is, krimpt deze 5 millimeter als er een zwaartekrachtsgolf loodrecht op komt.
  2. Er trilt van alles op de aarde: door verkeer, wind, de aarde zelf, elektriciteit, etc. Er is dus erg veel ruis die de meting kan verstoren.
  3. Als een zwaartekrachtsgolf de ruimte in elkaar duwt, duwt die ook het meetinstrument in elkaar. Dan meet je dus geen verschil. Er is dus een meetlat nodig die niet vervormt door een zwaartekrachtsgolf – de constante snelheid van licht.