Zwaartekrachtgolvenmeter LISA, die met Nederlandse technologie in de ruimte zwaartekrachtgolven kan gaan detecteren, is een belangrijke stap dichterbij gekomen. Een internationale groep wetenschappers en instituten heeft begin dit jaar LISA voorgesteld als zwaartekrachtgolvenmissie van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in 2034. Andere voorstellen zijn niet bij ESA ingediend. Nederlandse instituten hebben ESA deze maand formeel laten weten het LISA-voorstel te ondersteunen.
Tot de indieners van het LISA-voorstel behoren Gijs Nelemans (Radboud Universiteit) en Elena Rossi (Sterrewacht Leiden), de Nederlandse onderzoeksinstituten SRON, Nikhef, TNO en de onderzoekschool NOVA. SRON heeft ESA begin maart namens de Nederlandse instituten in een letter of endorsement laten weten dat zij in principe willen bijdragen aan de ontwikkeling van het ruimte-instrument. Ook is 2 maart formeel het internationale LISA-consortium opgericht.
De Laser Interferometer Space Antenna (LISA) kan in de ruimte doen wat interferometers van de LIGO Virgo Collaboration op aarde op 14 september 2015 voor het eerst in de geschiedenis deden: zwaartekrachtgolven detecteren. Deze zwaartekrachtgolven hadden een ‘korte’ golflengte. LISA mikt op golven met een veel langere golflengte.
Rimpelingen in de ruimte
Een zwaartekrachtgolf is een rimpeling in de ruimte zelf, die Einstein al voorspelde, veroorzaakt door extreme gebeurtenissen in het heelal. Je kunt ze meten als laserstralen twee lange ‘meetarmen’ overbruggen. Een verandering van het interferentiepatroon tussen de laserlichtgolfjes geeft aan dat de armen groter of kleiner moeten zijn geworden. Dan moet de ruimtetijd zélf wel vervormd zijn door een zwaartekrachtgolf.
"In de ruimte worden de ‘meetarmen’ van LISA wel 2 miljoen kilometer lang, zodat ook zwaartekrachtgolven met een enorme golflengte kunnen worden gedetecteerd," zegt Gijs Nelemans, projectleider van de Nederlandse inbreng in LISA. LISA kan zo langgerekte rimpelingen opvangen die het gevolg zijn van kosmische mokerslagen als samensmeltende superzware zwarte gaten, zelfs als die in de uithoeken van het heelal plaatsvonden. “Maar ook langgerekte rimpelingen door bescheidener kosmische slagen dichterbij, van bijvoorbeeld dubbelsterren met witte dwergen, neutronensterren en zwarte gaten in onze eigen Melkweg."
Centrum voor onderzoek naar zwaartekrachtgolven
Nederland had met onderzoekers van Nikhef, de Vrije Universiteit Amsterdam en Radboud Universiteit al een cruciale rol in de baanbrekende detectie van september 2015. In Nederland komt mogelijk ook de Einstein Telescoop (ET) voor zwaartekrachtgolven met een korte golflengte, met betrokkenheid van Nikhef. Datzelfde geldt voor de International Pulsar Timing Array voor golven met een nog langere golflengte dan LISA gaat meten, met betrokkenheid van ASTRON.
Jo van den Brand, programmaleider van het onderzoek naar zwaartekrachtgolven bij Nikhef: "Nederland kan een aantrekkelijk centrum worden voor het onderzoek naar zwaartekrachtgolven in de toekomst op verschillende bandbreedtes. Bovendien kunnen we onze krachten bundelen en technologie ontwikkelen die zowel op aarde als in de ruimte te gebruiken is."
De Nederlandse instituten werkten eerder al mee aan de testmissie LISA Pathfinder. Daarmee wordt cruciale technologie voor LISA in de ruimte getest. Zij kunnen aan LISA naar verwachting bijdragen met onder meer optische systemen, elektronica voor de ‘fase-camera’, kalibratie en dataverwerking. Hiervoor moet nog wel financiering beschikbaar komen. Zie ook de officiele LISA-trailer.