Bijna alle kennis die we opbouwen over wat er gebeurt boven je hoofd komt van het licht / elektromagnetische straling die een hemelobject uitzendt. Dit licht komt vrij snel of na een aantal jaren in je oog. Zo zien we de sterrenbeelden. De ene ster staat op 10 tot 20 lichtjaar afstand. Maar sterren, die in werkelijkheid veel groter en feller zijn, kun je nog zien op een afstand van pak hem beet 1000 lichtjaar.

Optische telescoop

Met een telescoop zie je veel lichtzwakkere hemelobjecten en kun je verder in het heelal kijken. De eerste ervaring met de optische telescoop komt uit het jaar 1608 toen de Nederlanders Hans Lippershey & Zacharias Janssen, maar ook Jacob Metius onafhankelijk van elkaar telescopen bouwden.

Zwaartekracht telescoop

In 2015 werd er een nieuwe stap gemaakt. Voor het eerst werd met het instrumentarium van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zwaartekrachtgolven gemeten. Dit alles is niet vergelijkbaar met de werking van een optische telescoop. LIGO is niet de enige zwaartekracht telescoop op Aarde, en vanaf 2037 staat gepland dat dit op grote schaal in de ruimte gaat gebeuren met de Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Dit zijn drie satellieten die op grote afstand van elkaar staan, maar tegelijk de onderlinge afstand extreem nauwkeurig bijhouden. Zwaartekrachtstelescopen geven een nieuw onafhankelijk beeld van het heelal in vergelijk tot de optische telescopen. Het zal bijvoorbeeld meer zicht geven op wat er gebeurde na het begin van het heelal, wat niet mogelijk is met optische telescopen, daar het heelal daar mistig is.

Lichtgolven

Lichtgolven reizen door de ruimte naar ons oog. Beter gezegd reist licht door de ruimtetijd naar onze ogen. Komt het onderweg een hemelobject tegen met veel massa, dan buigt dat licht door de ruimtetijd om dat hemelobject heen, en dat kun je allemaal waarnemen op de Aarde. Ook wordt het licht dat op ons af komt geabsorbeerd en verstrooid door alles wat het onderweg tegen komt. Wat je meet is niet altijd wat er bij de oorsprong vertrok aan licht. De grote massa onderweg fungeert als een optische lens.

Zwaartekrachtsgolven

Zwaartekrachtgolven reizen met dezelfde snelheid door het heelal heen als licht. Zwaartekrachtgolven reizen daarentegen niet door de ruimtetijd heen. Ze zijn niet het slaafje van de ruimtetijd. Zij vervormen de ruimtetijd zelf en kortstondig. Ze veranderen even de ruimtetijd. Zwaartekrachtgolven gaan dus onverstoord door alles heen, ja zelfs dwars door een ster heen zonder dat dit gevolgen heeft voor de zwaartekrachtsgolf, of de ster achteraf. Zwaartekrachtsgolven die we meten zijn dus puur van de oorsprong.

Zwaartekrachtsgolven zijn bijzonder zwak daar het op grote afstand van de Aarde plaats vindt. Alleen als er grote massa’s met elkaar in botsing komen, zou je dat op en om de Aarde kunnen meten.

Expansie

Zwaartekrachtsgolven kunnen, net als licht, buigen om een grote massa die het onderweg tegen komt. De grote massa onderweg fungeert als een zwaartekracht lens. Dit biedt nieuwe kansen. 1% van de zwaartekrachtsgolven die op ons af komen krijgen te maken met een grote massa tussen de oorsprong en de zwaartekracht telescoop bij ons. Dit kan gebruikt worden om op een nieuwe manier de uitdijing van het heelal te bestuderen. Daar is grote behoefte aan want er zijn twee manieren om de uitdijsnelheid van het heelal te meten en die sporen niet met elkaar. Dat betekent dat er twee geschatte leeftijden van het heelal zijn die significant van elkaar verschillen. Zwaartekracht telescopen kunnen met de derde methode uitsluitsel gaan geven.

Robert de Jong