Zwaartekrachtgolf
Gravitatiegolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die ontstaan wanneer objecten met massa bewegen. Ze werden voorspeld door Albert Einstein in 1916 op basis van zijn algemene relativiteitstheorie. Ze werden voor het eerst rechtstreeks gedetecteerd op 14 september 2015.
Om zwaartekrachtgolven sterk genoeg te maken om waargenomen te worden, moet iets zeer massiefs zeer snel versnellen. Bronnen van waarneembare zwaartekrachtgolven zijn onder meer binaire stersystemen bestaande uit witte dwergen, neutronensterren, of zwarte gaten.
Nagloeiing van neutronensterbotsing in NGC 4993
Zwaartekracht en relativiteit
In de natuurkunde zijn gravitatiegolven rimpelingen in de kromming van de ruimtetijd die zich van de bron naar buiten verplaatsen. Albert Einstein voorspelde ze in 1916 op basis van zijn algemene relativiteitstheorie. In theorie transporteren gravitatiegolven energie als gravitatiestraling.
In de algemene relativiteit kunnen gravitatiegolven niet sneller reizen dan de lichtsnelheid. Zij bestaan niet in de Newtoniaanse gravitatietheorie, waarin fysische interacties zich met oneindige snelheid voortplanten. De detectie van gravitatiegolven bewijst echter de laatste voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
In 1993 werd de Nobelprijs voor natuurkunde toegekend voor metingen aan het dubbelstersysteem Hulse-Taylor, die suggereren dat zwaartekrachtgolven meer zijn dan wiskundige anomalieën.
Botsing van neutronensterren
Er zijn zwaartekrachtgolven gedetecteerd van de botsing en samensmelting van twee neutronensterren. De eerste detectie was op 17 augustus 2017 door een team in Pasadena, Californië.
Het project wordt geleid door het LIGO-laboratorium van Caltech. De detector bevindt zich in het enorme Livingston-bos in Louisiana. De detector bestaat uit twee twee en een halve mijl (~4 km) lange volledig rechte pijpleidingen die in een rechte hoek staan. In elke pijp bevindt zich een laser die elke verandering in lengte meet. Zodra de zwaartekrachtgolf was gedetecteerd, gingen telescopen op zoek naar visuele beelden van de oorzaak. De VISTA-telescoop in Chili kreeg het beeld.
De samensmelting gebeurde in een sterrenstelsel dat NGC 4993 heet. Dit is ongeveer 40 mega parsecs of 130 mega lichtjaar weg in de richting van het sterrenbeeld Hydra. Ter vergelijking: het nabije Andromedastelsel is slechts 2,5 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd.
"Het gebeurde 130 miljoen jaar geleden, toen dinosaurussen op aarde rondliepen. Het was zo ver weg dat het licht en de zwaartekrachtsgolven ons nog maar net hebben bereikt".
Zulke gebeurtenissen, evenals supernova's, zijn de bronnen van zwaardere elementen zoals goud en platina.
Vragen en antwoorden
V: Wat zijn zwaartekrachtgolven?
A: Gravitatiegolven zijn rimpelingen in ruimtetijd die ontstaan door de beweging van objecten met massa.
V: Wie voorspelde het bestaan van zwaartekrachtgolven?
A: Albert Einstein voorspelde het bestaan van zwaartekrachtgolven in 1916 op basis van zijn algemene relativiteitstheorie.
V: Wanneer werden zwaartekrachtgolven voor het eerst direct waargenomen?
A: Gravitatiegolven werden voor het eerst direct gedetecteerd op 14 september 2015.
V: Wat is er nodig om zwaartekrachtgolven sterk genoeg te maken om gedetecteerd te worden?
A: Iets heel massiefs moet heel snel versnellen om zwaartekrachtsgolven sterk genoeg te maken om gedetecteerd te worden.
V: Wat zijn enkele bronnen van detecteerbare zwaartekrachtsgolven?
Antwoord: Binaire stersystemen bestaande uit witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten zijn bronnen van waarneembare zwaartekrachtgolven.
V: Kunnen zwaartekrachtgolven worden waargenomen met telescopen voor zichtbaar licht?
A: Nee, zwaartekrachtgolven kunnen niet worden waargenomen met telescopen voor zichtbaar licht. Ze vereisen andere soorten detectoren en apparatuur.
V: Waarom is de detectie van zwaartekrachtgolven belangrijk?
A: De detectie van zwaartekrachtgolven levert bewijs voor de algemene relativiteitstheorie en heeft een nieuw gebied van de astronomie geopend, waardoor we het heelal en zijn oorsprong beter kunnen begrijpen.
