Een groot moment voor de wetenschap. De laatste grote voorspelling van Einstein, het bestaan van zwaartekrachtsgolven, is nu experimenteel bevestigd door de zwaartekrachtsdetector LIGO.
Wat is een zwaartekrachtsgolf?
Net zoals watergolven als je roert in een stil wateroppervlak, of elektromagnetische golven als je een elektrische lading heen en weer beweegt, ontstaan er volgens de algemene relativiteitstheorie zwaartekrachtsgolven, als er een voorwerp met massa beweegt. Zwaartekrachtsgolven trekken ruimtetijd uit elkaar en/of persen deze samen, als de golf door een stuk ruimte trekt.
De zwaartekracht is de zwakste van de vier elementaire natuurkrachten. Ons lichaam, dat bijeengehouden wordt door de elektromagnetische kracht, kan daarom omhoog springen, tegen het enorme zwaartekrachtsveld van de aarde in. Dat kan, omdat de zwaartekracht van elektronen 1039 maal zwakker is dan de elektromagnetische kracht tussen hen. Omdat positieve en negatieve ladingen elkaar opheffen, maar zwaartekracht alleen maar toeneemt, ligt dat op astronomische schaal totaal anders. Hier is de zwaartekracht veruit de belangrijkste kracht. Het is de zwaartekracht die de aarde en de zon (en het Melkwegstelsel) bij elkaar houdt.
Hoe werkt een zwaartekrachtsdetector?
Het voornaamste effect van een zwaartekrachtsgolf is dat materie beurtelings uit elkaar en in elkaar geduwd wordt. Kortom: afstanden veranderen tijdens een fractie van een seconde. En afstandsveranderingen kan je meten. Zeer nauwkeurig zelfs, met een laserinterferometer. LIGO is in feite een tweetal laserinterferometers, met laserstralen die loodrecht op elkaar staan. Als een trilling wel in de ene arm optreedt en niet in de andere, is het een zwaartekrachtsgolf geweest.
Wat voor object heeft de zwaartekrachtsdetector ontdekt?
De sterkste zwaartekrachtsgolven denkbaar worden opgewekt, als twee extreem zware objecten zeer dicht om elkaar draaien. De zwaarst denkbare objecten zijn zwarte gaten: astronomische objecten die zo zwaar en dicht zijn dat zelfs licht niet meer kan ontsnappen. De ontdekte bron van zwaartekrachtsgolven bestaat uit twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien. Deze ontdekking is ook op zich groot astronomisch nieuws. De zwarte gaten in kwestie zijn namelijk met respectievelijk 29 en 36 zonsmassa’s middelzwaar, een type dat tot nu toe nog nooit is waargenomen.
De waargenomen zwaartekrachtsgolven vormen de doodskreet van deze zwarte gaten. De aarde draait altijd in dezelfde baan om de zon. Dat komt omdat de uitgestraalde zwaartekrachtsenergie van de aarde heel weinig is: het vermogen van een grote gloeilamp. Alleen al de lichtdruk van het zonlicht (die de aarde naar buiten duwt) is groter dan dit. Dat verandert bij heel snel ronddraaiende zware objecten, zoals deze zwarte gaten. Deze tollen duizenden malen per seconde om elkaar heen en stralen daardoor extreem veel zwaartekrachtsenergie uit: vlak voor de ineenstorting zelfs meer dan de straling van alle sterren in het zichtbare heelal.
Wat kan je met zwaartekrachtsgolven?
Op dit moment is de voornaamste toepassing: astronomische waarnemingen. Zoals al bleek uit deze eerste waarneming. Dit bleek meteen de ontdekking van middelgrote zwarte gaten, die tot nu toe nog nooit waargenomen zijn. Alleen kleine zwarte gaten van enkele zonsmassa’s en de reusachtige zwarte gaten van miljoenen zonsmassa’s in het centrum van sterrenstelsels.
Zwaartekrachtsgolven worden niet gehinderd door gas of stof.
Stel, je hebt flink wat yottajoules energie beschikbaar en wat zwarte gaten bij de hand, dan zou je ook zwaartekrachtskogels, zwaartekrachtssolitonen, kunnen maken. Dat is een speciale golf die bij elkaar blijft. Op dit moment het domein van wiskundigen, maar in de verre toekomst praktisch haalbaar. Je zou hiermee zwaartekrachtspulsen kunnen geven. Deze uitspraak is onder voorbehoud: ik heb het boek in kwestie niet gelezen.
Bronnen
New Scientist
“… Het voornaamste effect van een zwaartekrachtsgolf is dat materie beurtelings uit elkaar en in elkaar geduwd wordt. …” Materie in deze zin moet zijn: ruimte of ruimte-‘weefsel’ (engels: -fabric).
Overigens een fantastisch nieuwe manier om de ruimte te bekijken. Zeker als ze deze opstellingen nog gaan uitbreiden en verfijnen. Dan zien we zaken waar we een eeuw geleden nog niet van hadden kunnen dromen. Mogelijk dat we nog veel verder in de tijd kunnen terugkijken. Heel boeiend fenomeen die zwaartekrachtgolven.
In wezen zijn we door die onlangs gemeten zwaartekrachtsgolven tijdelijk, en miniscuul van volume veranderd. Dat je daar niets van gemerkt hebt komt omdat tegelijkertijd de hele omgeving mee veranderde. Ik las dat de de volume verandering iets ter grootte van één proton moet zijn geweest. Zwaartekrachtsgolven kunnen dus op afstand de ruimtetijd voor ons veranderen, en daarmee is het relatieve karakter van de realiteit zoals wij die waarnemen weer aangetoond. Einstein had gelijk.
Als die volume verandering gebeurt alleen in de grond denk ik, de rest is te stug om inelkaar gedrukt of uitelkaar gerekt te worden.
En al had die verandering 10 centimeter geweest, dan had je dat nog niet kunnen zien omdat het met de snelheid van het licht gaat.
Maar bij zo’n grote verandering waren er misschien veel aardbevingen getriggerd.
Heeft niets met stugheid te maken beste Bemoeier, de 3D dimensie die wij waar kunnen nemen, (de ruimte zelf) werd vervormd onder invloed van de passerende zwaartekrachtgolven. Jij en ik, alles en iedereen was onder invloed één proton diameter groter of kleiner, zelfs mijn portefeuille. :D
De elektronenschillen houden dat tegen volgens mij.
Over de Chandrasekhar limiet worden alles pas in elkaar gedrukt, of iets eerder zoals bij witte dwergen.
Maar dat kleine stukje van jou is al gauw mogelijk denk ik.