Zwaartekrachtsgolven maken het heelal ‘verstorend’

Veel onderzoeksteams vinden bewijs van een soort “achtergrondruis” in het universum. Zwaartekrachtsgolven “rinkelen” en kunnen vele mysteries onthullen.

Bonn – Als je naar de nachtelijke hemel kijkt, lijkt het daar stil te zijn. Af en toe versnelde de satelliet, anders bewoog er niets. Maar schijn bedriegt. Het universum fluctueert voortdurend, maar de zwaartekrachtgolven die het universum doen schudden, zijn niet waarneembaar voor het menselijk oog en de meeste wetenschappelijke instrumenten.

Al vele jaren proberen onderzoekers zwaartekrachtgolven te detecteren met zogenaamde pulsar-timing-arrays. Pulsars zijn hemellichamen die met zeer regelmatige tussenpozen pulsen uitzenden. Ze zijn zo regelmatig dat onderzoekers lang hebben verondersteld dat deze regelmatige pulsen je zouden moeten vertellen wanneer je wordt beïnvloed door zwaartekrachtgolven.

“Pulsars zijn uitstekende natuurlijke klokken. We gebruiken de verbazingwekkende regelmaat van hun signalen om te zoeken naar subtiele veranderingen in hun beats en zo de exacte uitzetting en compressie van ruimte-tijd te detecteren door middel van zwaartekrachtgolven uit het verre universum”, legt David Champion van de Max. Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn Aankondiging van de European Pulsar Time Group (EPTA).

Zwaartekrachtsgolven gedetecteerd: ‘achtergrondruis’ in het heelal

Onderzoekers over de hele wereld zijn er nu in geslaagd een soort “achtergrondruis” van zwaartekrachtsgolven in het universum te detecteren. Stephen Taylor (Vanderbilt University) legt het in één uit communicatie Van het Nanohertz North American Gravitational-Wave Observatory (NANOGrav).

“Pulsars zijn eigenlijk zeer zwakke radiobronnen, dus het kost ons duizenden uren per jaar bij de grootste telescopen ter wereld om dit experiment uit te voeren”, zegt onderzoeker Maura McLaughlin. Er zijn veel gigantische zwaartekrachtgolfdetectoren over de hele wereld met verschillende pulstiming-arrays – EPTA en NANOGrav zijn er slechts twee – die het nu mogelijk hebben gemaakt om zwaartekrachtgolven te detecteren met veel lagere frequenties dan voorheen mogelijk was. “We openen een nieuw venster in de wereld van zwaartekrachtsgolven in het nanohertz-bereik, waar we unieke bronnen en verschijnselen kunnen waarnemen”, zegt wetenschapper Katerina Tiburzi.

Zwaartekrachtsgolven van de dans van twee zwarte gaten

In een gecoördineerde actie werden studies van verschillende onderzoeksgroepen tegelijkertijd – NANOGrav Studies – gepubliceerd in het gespecialiseerde tijdschrift Astrofysische dagboekbrievenEuropean Studies in een gespecialiseerd tijdschrift Astronomie en astrofysica.

Dit is niet de eerste keer dat onderzoeksteams zwaartekrachtgolven hebben gedetecteerd. Het werd voor het eerst uitgevoerd op 14 september 2015 met behulp van de LIGO-detector in de VS. In 2017 ontvingen onderzoekers Rainer Weiss, Barry Barish en Kip Thorne de Nobelprijs voor natuurkunde voor het eerste directe bewijs van zwaartekrachtsgolven in de ruimte. Het gemeten zwaartekrachtgolfsignaal kwam van twee zwarte gaten die in een baan om elkaar heen draaiden, steeds dichterbij kwamen en uiteindelijk samenvloeiden.

We openen een nieuw venster op het nanohertz-zwaartekrachtgolfuniversum, waar we unieke bronnen en verschijnselen kunnen waarnemen.

“bevatten informatie over enkele van de best bewaarde geheimen in het universum”

De nu gedetecteerde zwaartekrachtgolven zijn een soort “achtergrondruis” in het universum, een “brom” waar onderzoekers hoge verwachtingen van hebben. “Zeer lage zwaartekrachtgolven bevatten informatie over enkele van de best bewaarde geheimen van het universum”, zegt Stanislav Babak, een co-auteur van de studie. Volgens zijn collega Michael Keith: “De vandaag gepresenteerde resultaten markeren het begin van een nieuwe reis door het universum om enkele van zijn onopgeloste mysteries te ontrafelen.”

Maar wat is precies de “buzz” in onze wereld? NANOGrav-onderzoekers geloven dat paren van superzware zwarte gaten die in een baan om elkaar heen draaien, laagfrequente zwaartekrachtgolven uitzenden. Na verloop van tijd overlappen zwaartekrachtgolven van verschillende paren elkaar – achtergrondruis of “zoem” wordt gegenereerd en wordt gezien als een uniek patroon in de pulsargegevens. (onbetaalde rekening)