LISA mission Pathfinder

LISA-missie meet golven van zwarte gaten

Bij een megabotsing tussen twee zwarte gaten ontstaan trillingen – gravitatiegolven – die tot nu toe nog nooit gemeten zijn. Maar de LISA-missie van NASA en ESA gaat dat nu veranderen. Hier leggen we uit wat er gaat gebeuren.

9 september 2015 door Jesper Bindslev

Einstein legde grondslag voor LISA-missie

Bijna alles wat we nu weten over het heelal hebben we te danken aan de observatie van licht. Maar de zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels kunnen we niet zien, want die laten geen enkel lichtstraaltje ontsnappen. Ze sturen echter wel gravitatiegolven uit.

Albert Einstein voorspelde met zijn algemene relativiteitstheorie het bestaan van gravitatiegolven. Volgens hem ontstaan de golven als een grote massa in het heelal versnelt, bijvoorbeeld wanneer kleine sterrenstelsels worden opgeslokt door grotere en de zwarte gaten in het centrum samensmelten.

Gravitatiegolven verspreiden zich als geluid

Gravitatiegolven worden vaak met geluidsgolven vergeleken. Terwijl geluid zich in een ruimte verspreidt door trillingen in de lucht, breiden gravitatiegolven zich uit door de ruimte zelf aan het trillen te brengen.

Als twee sterrenstelsels botsen, komen ook de zwarte gaten in het centrum samen. Daarbij komen gravitatiegolven vrij. Als de LISA-satellieten deze golven kunnen meten, levert dat veel nieuwe kennis op over zwarte gaten en het ontstaan van sterrenstelsels.

Wetenschappers proberen al 100 jaar om de vluchtige gravitatiegolven te meten, maar tot nu toe vergeefs. De trillingen zijn namelijk zo zwak dat er extreem gevoelige apparatuur voor nodig is om ze op te vangen.

LISA-missie gaat golven vangen in de ruimte

Bij alle grote gebeurtenissen in de ruimte komen gravitatiegolven vrij met een bepaalde golflengte – van een paar kilometer tot vele lichtjaren.

Botsingen tussen superzware zwarte gaten zijn heftige gebeurtenissen. De gravitatiegolven die erbij vrijkomen hebben een golflengte tot een paar miljoen kilometer, en om ze te kunnen meten moet er veel meer ruimte tussen de detectoren zitten dan er op aarde beschikbaar is.

De LISA-missie gaat daarom vanuit de ruimte naar gravitatiegolven speuren. Het project, een samenwerking tussen NASA en ESA, kent twee stappen:

? 2015: LISA Pathfinder is de generale repetitie

De satelliet LISA Pathfinder gaat geen gravitatiegolven meten, maar de achterliggende techniek testen. Hij wordt naar een plaats gestuurd waar de aantrekkingskracht van de aarde en de zon elkaar precies opheffen.

De satelliet volgt de aarde in haar baan om de zon, wat neerkomt op een vrije val in de ruimte. De grootste uitdaging is om twee blokjes in de satelliet geheel stil te laten staan ten opzichte van elkaar.

? 2034: Drie satellieten meten gravitatiegolven

Drie satellieten komen in een driehoek met vijf miljoen kilometer tussenruimte, en de driehoek volgt de baan van de aarde om de zon.

Elke satelliet stuurt laserstralen naar de twee andere, en bevat een vrij zwevend goudblokje, dat de stralen weerkaatst. Het is de bedoeling dat de laserstralen elkaar opheffen. Als deze synchronisatie verstoord raakt, betekent dat dat een gravitatiegolf een blokje geraakt heeft.

De toekomstige LISA-satellieten staan met laserstralen in contact met elkaar over een onderlinge afstand van vijf miljoen kilometer.

De grote LISA-missie komt eraan

Volgens plan wordt de LISA Pathfinder in 2015 vanuit Frans-Guyana gelanceerd. De resultaten van die missie zullen gebruikt worden bij de lancering van drie satellieten in 2034. Lees meer over deze complexe missie:

GOUD AAN BOORD

De LISA-satellieten die in 2034 gelanceerd worden, hebben allemaal een blokje puur goud aan boord. Ze zijn ongevoelig voor het magnetisch veld van de zon en daardoor geschikt als meetpunten voor de laserstralen.

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: