Waarom we opgetogen moeten zijn over de vondst van gravitatiegolven

De ontdekking van kosmische vibraties in de ruimte is bekroond met de Nobelprijs voor de Fysica. Waarom moeten we mee blij zijn met dit nieuws?

In 2012 ging de wetenschappelijke wereld door het dak bij de vondst van Higgs-bosondeeltje, het ‘goddelijke deeltje’ dat aan alle materie massa geeft en waarvan het bestaan onder meer voorspeld werd door de Belgische natuurkundige François Englert. Hij kreeg er jaren later uiteindelijk ook de Nobelprijs voor de Fysica voor.

Die eer hebben de ontdekkers van de gravitatiegolven nu ook gekregen, want in 2015 vierden fysici dankzij het observationeel bewijs van deze zwaartekrachtsgolven de uitkomst van de laatste grote voorspelling uit de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Het gaat om een van de grootste wetenschappelijke vondsten van onze tijd.

Maar als u geen kosmoloog, astronoom of fysicus bent, bestaat de kans dat u nog nooit over deze mysterieuze ruimterimpels gehoord hebt en u zich momenteel duchtig door het haar krabt. We helpen u even op weg. Gravitatiegolven zijn de golven in de kromming van de ruimtetijd, die zich van de bron af naar buiten voortplanten. Je kan ze vergelijken met golven in een zwembad wanneer u een hand door het water laat glijden. Einstein voorspelde 100 jaar geleden in zijn algemene relativiteitstheorie, die gebruikt wordt om de zwaartekracht in de moderne fysica te beschrijven, het bestaan van deze golven die theoretisch gezien drager zijn van gravitatiestraling.

Maar de ruimtetijdfluctuaties, die veroorzaakt worden door gewelddadige gebeurtenissen in de ruimte zoals exploderende sterren en het samensmelten van zwarte gaten, werden tot nog toe enkel indirect geobserveerd. Tegen de tijd dat ze de Aarde bereiken zijn ze immers nog maar een miljardste van de diameter van een atoom en zijn ze dus heel moeilijk te detecteren. Daarom zijn uiterst precieze en gevoelige instrumenten in een volledig geruisloze omgeving nodig en heeft het uiteindelijk ook 100 jaar geduurd om ze waar te nemen.

Nieuw tijdperk in de astronomie

Maar waarom zouden we hier opgetogen moeten zijn, vraagt u zich misschien af. Wat is het belang van deze vondst? Veel, zo blijkt. Naast het feit dat een groot deel van Einsteins relativiteitstheorie bevestigd wordt, gaat met de ontdekking van gravitatiegolven een heel nieuw venster op ons universum open.

Naast het ‘gewone’ licht of radiogolven (elektromagnetische straling) zouden we nu voor het eerst ook de mogelijkheid hebben om het universum te bestuderen aan de hand van gravitatiestraling die in tegenstelling tot elektromagnetische straling niet interageert met materie wanneer het door miljoenen lichtjaren ruimtetijd reist. Gravitatiestralen gaan immers doorheen zwarte gaten, neutronensterren en andere objecten die geen licht uitstralen, zoals een mes door boter.

Dit pas ontdekte zintuig voor de mensheid betekent dan ook het begin van een nieuw tijdperk in de astronomie dat ons nieuwe inzichten kan bieden in enkele van de meest onverklaarbare fenomenen in de kosmos en misschien wel astronomische wonderen kan doen ontdekken waar we nooit hadden durven van dromen .

‘Theorie van alles’

Gravitatiegolven kunnen ons bovendien nog heel wat leren over de zwaartekracht. Zij zijn immers de echte oorzaak van zwaartekrachtsaantrekking zoals in onderstaand filmpje wordt gevisualiseerd.

Onze kennis over de werking van de zwaartekracht wanneer zeer zware objecten rond elkaar heen dansen aan snelheden die dat van het licht benaderen, is echter nog vrij beperkt.

Voor de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein betekent de vondst dus belangrijk nieuws. Hoewel de theorie al meermaals verschillende tests succesvol heeft doorstaan, is dit de ultieme test. Als de theorie onzorgvuldigheden bevat, zouden die in een omgeving met gigantische krachten aan het licht moeten komen. Dat kan dan leiden tot een meer accuraat, allesomvattend model en zelfs de weg openen naar een ’theorie van alles’.