Waarom moeten gravitatiegolven bestaan?
Halverwege maart werd een meting gedaan die erg belangrijk was voor de natuurkunde; een zogenoemde vingerafdruk van de oerknal bereikte de detectoren. Niet alleen is hiermee de oerknal theorie bewezen, ook werden er voor het eerst gravitatiegolven gemeten. In 1916 voorspelde niemand minder dan Albert Einstein het bestaan van deze golven. En nu zijn ze dan eindelijk ontdekt!
Maar wat zijn deze gravitatiegolven eigenlijk? En WRM zijn ze nu eindelijk ontdekt?
Een golvend heelal
Het bestaan van gravitatiegolven of zwaartekrachtsgolven volgt uit de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Deze theorie voorspelt dat sterren en planeten naar elkaar toe getrokken worden doordat de massa’s van de lichamen de ruimte krommen. Dit kun je je voorstellen met behulp van een strak gespannen kleed. Als je in het midden een zware bowlingbal neerlegt dan zal het kleed doorbuigen. Wanneer je vervolgens aan de rand een knikker neerlegt zal die, door de kromming, naar de bowlingbal toe rollen. De aanwezigheid van massa zorgt er dus voor dat een voorwerp dat rechtdoor wilde gaan een ander pad zal moeten afleggen. Dit gebeurt niet alleen bij objecten met massa, ook licht wordt gedwongen de kromming van de ruimte te volgen in plaats van rechtdoor te scheren.
De aantrekkende zwaartekracht die massa’s uitvoeren op andere massa’s komt dus tot stand doordat ze de ruimte om zich heen laten krommen. Maar hoe zorgt dit effect voor golven? Zoals een statisch voorwerp de kromming van een kleed veroorzaakt, zo zal een bewegend voorwerp het kleed laten rimpelen. Beweging van een massa is één van de oorzaken van de gravitatiegolven. Een andere manier waarop de rimpelingen kunnen ontstaan is door extreem snelle uitdijingen, zoals de indrukwekkende supernovae explosies waarmee menig ster zijn leven afsluit. De vervorming die dan optreedt is te vergelijken met het golfpatroon in een vijver als je er een voetbal in gooit. Helaas zijn de golven die ontstaan door de explosies van sterren en zelfs de bewegingen van super zware zwarte gaten niet groot genoeg om gemeten te kunnen worden door de huidige meetapparatuur.
Rimpelingen van de oerknal
Wat voor natuurgeweld veroorzaakte dan de gravitatiegolven die de onderzoekers in maart maten? Dit was niets minder dan het ontstaan van ons universum: de oerknal. Volgens de inflatietheorie dijde het heelal vlak na de oerknal ontzettend snel uit. In minder dan een duizendste van een seconde groeide het van het formaat van een zandkorrel tot iets van biljoenen kilometers groot. Deze enorm snelle en heftige uitdijing zorgde voor grote gravitatiegolven in de ruimte.
De meting van de golven bewijst dus niet alleen het bestaan ervan, het bewijst tevens de inflatietheorie. Hierdoor kunnen een hoop theorieën de prullenbak in gekieperd worden en blijven enkel degenen over die het ontstaan van ons universum het best beschrijven. Langzaam maar zeker wordt ons ontstaan ontrafeld.
Bronnen tekst:
“The fabric of the cosmos” (2004) door Brian Green, “Introduction to Cosmology” (2006) door Barbara Ryden
“Gravitatiegolven in de kosmische microgolf achtergrond” – Nikhef (Nationaal instituut voor subatomaire fysica) – 19 maart 2014
