Kijken naar donkere materie door een nieuw venster: via zwaartekrachtsgolven

20 maart 2023

GRAPPA-onderzoekers Gianfranco Bertone en Samaya Nissanke, ook verbonden aan Nikhef, krijgen een NWO M-beurs voor een nieuwe speurtocht naar donkere materie met hulp van zwaartekrachtsgolven.

Dat hebben NWO en de UvA bekend gemaakt. GRAPPA is het onderzoeksinstituut voor zwaartekracht en astrodeeltjesfysica aan de Universiteit van Amsterdam, dat via de universiteit gelieerd is aan Nikhef.

Donkere materie is een van de grote raadsels van de natuurkunde. Viervijfde van alle materie in het heelal oefent wel zichtbaar zwaartekracht uit maar is onzichtbaar. De onderzoekers willen nagaan of er met zwaartekrachtsgolven misschien wel zicht op te krijgen is.

Zwaartekrachtsgolven zijn trillingen van de ruimtetijd die volgens Einsteins relativiteitstheorie ontstaan als diep in het heelal supercompacte objecten als zwart gaten of neutronensterren op elkaar botsen. In 2015 werden ze voor het eerst gemeten door ondermeer Nikhef-onderzoekers, onderzoek dan in 2017 een Nobelprijs kreeg.

De golven, die gemeten worden via kleine en korte lengtevariaties in kilometers grote interferometers, bieden een nieuw venster op het universum, naast waarnemingen met licht en bijvoorbeeld radiogolven.

Het nieuwe onderzoek bij GRAPPA moet uitzoeken wat het effect van donkere materie in het heelal is op passerende zwaartekrachtsgolven, en hoe dat te onderscheiden is van eventuele andere astrofysische invloeden.

Inzet is dat dan omgekeerd uit gemeten zwaartekrachtsgolven informatie over donkere materie zelf kan worden afgeleid. Dit ook met het oog op nieuwe, nog gevoeliger detectoren voor zwaartekrachtsgolven, zoals de toekomstige Einstein Telescope.

In totaal kende NWO negentien beurzen toe in de Open Competitie ENW-M in uiteenlopende exacte wetenschapsgebieden. Bertone en Nissanke kunnen met de bijdrage twee promovendi aanstellen voor het onderzoek naar donkere materie.