Zwaartekrachtgolven detecteren met grootste lasershow in het universum

Helaas stapte NASA uit het project en ESA schoof het vooruit naar het jaar 2034. Bovendien werd het project minder ambitieus en omgedoopt tot eLISA: evolved Laser Interferometer Space Antenna. In plaats van laserstralen langs drie armen zouden de laserstralen slechts langs twee armen lopen. Nadeel hiervan is dat deze opstelling de bron van de zwaartekrachtgolven minder nauwkeurig kan lokaliseren dan een opstelling met drie laserstralen langs drie armen. Geschatte kosten: nog steeds ruim een miljard euro.

Eindelijk is er nu goed nieuws voor het eLISA-plan van ESA. Een onafhankelijke adviescommissie heeft de technische details van eLISA goedgekeurd en dringt er zelfs op aan om de lancering te vervroegen van 2034 naar 2029. Of dat er ook van gaat komen, hangt af van de financiering. Volgens de huidige ESA-regels mag niet meer dan twintig procent van de financiering van NASA komen. Dat is gedaan om te voorkomen dat een project in duigen valt wanneer een belangrijke partner zich plotseling terugtrekt. Maar om het ontwerp met de drie armen te realiseren, is waarschijnlijk een grotere bijdrage van NASA nodig, waarschijnlijk zelfs de helft van het budget.

LISA Pathfinder doet het goed
Ander goed nieuws is dat de testmissie LISA Pathfinder, gelanceerd op 3 december 2015, goede resultaten levert. LISA Pathfinder meet met een laser het gedrag van twee vrij vallende kubussen van elk twee kilogram, die 38 centimeter uit elkaar hangen in een satelliet die op anderhalf miljoen kilometer rond de aarde draait. In eLISA bevat elke satelliet zo’n vrij vallende kubus en meten de laserstralen de afstanden tussen de kubussen. LISA Pathfinder heeft vorige maand aangetoond dat het meten door de laser voldoende nauwkeurig gebeurt.

De spectaculaire eLISA-laseropstelling in de ruimte is trouwens geen vervanging van zwaartekrachtgolfdetectoren op aarde (zoals de bestaande LIGO en VIRGO, en de plannen voor een Einstein Telescoop), maar een belangrijke aanvulling. Zwaartekrachtgolfdetectoren op aarde kunnen alleen golven met een hoge frequentie meten. Die worden geproduceerd door relatief lichte massa’s in de ruimte, zoals de versmelting van twee zwarte gaten met elk een massa in de orde van dertig maal die van de zon ? de gebeurtenis die op 14 september 2015 werd gedetecteerd door de Amerikaanse LIGO-detector.

Een detector in de ruimte kan ook golven met een lage frequentie (en dus een grote golflengte) meten, geproduceerd door bijvoorbeeld superzware zwarte gaten met massa’s van wel miljoenen malen die van de zon.

Terugkijken tot de oerknal

eLISA moet een geheel nieuwe blik op het heelal openen en antwoorden geven op vragen zoals wanneer de eerste zwarte gaten werden geboren, of Einsteins algemene relativiteitstheorie wel echt klopt en of de natuurkrachten dicht bij het moment van de oerknal verenigd waren. Met zwaartekrachtgolfdetectoren kunnen sterrenkundigen veel verder terug in de tijd kijken dan met traditionele telescopen, zelfs tot dicht bij het begin van alles: de oerknal.

Bennie Mols vertelde over dit onderwerp in het radioprogramma De Ochtend