Zwaartekrachtgolven

Hij vond het effect echter zo klein dat het ongetwijfeld nooit zou kunnen worden aangetoond. Een vergissing. Een reis door honderd jaar onderzoek naar de grootste doorbraak in de natuurkunde van dit millennium.

1916

Het bestaan van zwaartekrachtgolven

Albert Einstein publiceert een artikel met de titel „Approximatieve integratie van de veldvergelijkingen van de zwaartekracht“. Daarin voorspelt hij voor het eerst het bestaan van zwaartekrachtgolven. Hij leidt deze af uit de vergelijkingen van zijn algemene relativiteitstheorie, die hij in 1915 had gepubliceerd.

1918

Nieuwe formules

Albert Einstein stelde een formule op voor de uitstraling van zwaartekrachtgolven, die in de wetenschap tot op de dag van vandaag vrijwel ongewijzigd als geldig wordt beschouwd.

1936

Bestaan er zwaartekrachtgolven, of niet?

Einstein begint te twijfelen aan de geldigheid van zijn theorie. Samen met zijn medewerker Nathan Rosen schrijft hij een artikel waarin ze beweren het bestaan van zwaartekrachtgolven te weerleggen. Een recensent ontdekt een fout in de redenering; het artikel wordt uiteindelijk met heel andere conclusies gepubliceerd. Er blijft twijfel bestaan of zwaartekrachtgolven nu wel of niet bestaan.

Einstein begint te twijfelen aan de geldigheid van zijn theorie. Samen met zijn collega Nathan Rosen schrijft hij een artikel waarin ze beweren het bestaan van zwaartekrachtgolven te weerleggen. Een recensent ontdekt een fout in de redenering; het artikel wordt uiteindelijk met heel andere conclusies gepubliceerd. De twijfel blijft bestaan of zwaartekrachtgolven nu wel of niet bestaan.

1957

„Sticky Bead“ – gedachte-experiment

In Chapel Hill, North Carolina, vindt een internationale conferentie plaats over Einsteins relativiteitstheorie. Centraal staat het beroemde 'Sticky Bead'-gedachte-experiment van Richard Feynman. Daarin beschrijft de natuurkundige het effect van een zwaartekrachtgolf op een bolletje dat op en neer beweegt op een stok en daarbij door wrijving warmte genereert. De onderzoekers komen tot de conclusie dat zwaartekrachtgolven moeten bestaan.

1960

De natuurkundige Joseph Weber doet de eerste pogingen om de minuscule effecten van zwaartekrachtgolven aan te tonen.

1969

Is het gelukt?

Weber maakt bekend dat hij erin geslaagd is zwaartekrachtgolven aan te tonen. Het nieuws zorgt voor veel opschudding en zet wetenschappers van over de hele wereld aan tot vervolgonderzoek. Geen van deze pogingen kon Webers ontdekking echter bevestigen.

1974

Indirect bewijs

De twee Amerikaanse astronomen Joseph Taylor en Russel Hulse slagen erin om zwaartekrachtgolven indirect aan te tonen: het valt hen op dat de omlooptijd van twee sterren uiterst langzaam, maar gestaag afneemt. Het stelsel verliest dus kennelijk energie. De enige verklaring die de onderzoekers voor dit fenomeen kunnen bedenken, is de uitstraling van zwaartekrachtgolven.

1992

Onderzoekers nemen in de VS het LIGO-observatorium (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) in gebruik. De nieuwe technologie is vier keer zo gevoelig als eerdere systemen. Toch mislukken de eerste pogingen om zwaartekrachtgolven te detecteren.

1993

De Amerikaanse astronomen Taylor en Hulse ontvangen de Nobelprijs voor Natuurkunde voor hun indirecte bewijs van zwaartekrachtgolven.

2015

LIGO-detectoren ontdekken zwaartekrachtgolven

Op 14 september 2015 vangen onderzoekers met hun meetapparatuur in het LIGO-observatorium het beslissende signaal uit de ruimte op, dat 1,3 miljard jaar oud is. Twee zwarte gaten zijn met elkaar versmolten. In de laatste fase, die korter dan een seconde duurde, zond het gigantische zwarte gat zulke sterke zwaartekrachtgolven uit dat de LIGO-detectoren deze op aarde konden waarnemen. De wetenschappers beginnen met de analyse van de gegevens.

2016

Een wetenschappelijke sensatie

De wetenschappers ronden de analyse van de gegevens af. Ze zijn er nu zeker van: het signaal dat ze in 2015 met de LIGO-detectoren hebben opgevangen, is voor 99,99999 procent afkomstig van zwaartekrachtgolven. Een wetenschappelijke sensatie.

2019

Signalen van 520 miljoen lichtjaar ver

Het internationale netwerk van zwaartekrachtgolfdetectoren heeft zijn tweede signaal van samensmeltende neutronensterren waargenomen. De LIGO-Livingston- en de Virgo-detector identificeerden het signaal met de aanduiding GW190425 op 25 april 2019 als een „zeer significante gebeurtenis“. Het signaal komt van een afstand van ongeveer 520 miljoen lichtjaar, vier keer zo ver weg als de eerste zwaartekrachtgolf van een fusie van neutronensterren in augustus 2017. Onderzoekers van het Albert Einstein Instituut in Hannover hebben bij deze ontdekking bijgedragen aan methoden voor het detecteren en analyseren van het signaal. Zij maakten modellen van de zwaartekrachtgolven die worden verwacht bij samensmeltende neutronensterren.

2020

Een signaal als geen ander

De verwachtingen van de onderzoekers op het gebied van zwaartekrachtgolven zijn uitgekomen: het ontdekken van zwaartekrachtgolven behoort inmiddels tot hun dagelijkse werk. Maar nu hebben ze een signaal gepubliceerd dat ze nog nooit eerder hebben gezien: GW190412 toont voor het eerst hoe twee zwarte gaten met zeer verschillende massa's met elkaar versmelten – een kleiner zwart gat met ongeveer acht keer de massa van onze zon wordt opgeslokt door een groot zwart gat met ongeveer 30 keer de massa van de zon. Deze waarneming maakt niet alleen nauwkeurigere metingen van de astrofysische eigenschappen van het systeem mogelijk, maar stelt de LIGO-Virgo-wetenschappers ook in staat om een tot nu toe ongeteste voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie te bevestigen.