Europese observatoria voor zwaartekrachtgolven bundelen krachten tijdens zomerrun

08 - 08 - 2011


Nikhef-persbericht.

Amsterdam, 5 augustus 2011

Deze zomer werken twee Europese observatoria samen om het zwaartekrachtgolfonderzoek een impuls te geven. Europa’s detectoren GEO600 (een Duits-Britse collaboratie) en Virgo (een samenwerkingsverband tussen Italië, Nederland, Frankrijk, Polen en Hongarije) zijn gestart met een gezamenlijk observatieprogramma dat duurt tot begin september 2011. Zij doen dit in een periode waarin zwaartekrachtgolfdetectoren in de Verenigde Staten buiten gebruik zijn voor belangrijke upgrades. 

Zwaartekrachtgolven zijn uiterst kleine rimpels in het weefsel van ruimtetijd, waarvan voorspeld is dat ze zijn ontstaan uit kosmische catastrofen als samensmeltende zwarte gaten en ineenstortende supernova’s. Verwacht wordt dat het detecteren van deze golven een revolutie teweeg zal brengen in ons begrip van het Universum. 

De Europese detectoren (laser-interferometers) werken door de meting van minieme veranderingen (kleiner dan een atoomkern) in de lengtes van de twee kilometers lange  verbonden ‘armen’, veroorzaakt door een passerende zwaartekrachtgolf. Laserbundels in de armen slaan het periodieke uitrekken en krimpen op als interferentiepatronen in de centrale detector.

De kans om te kunnen ‘luisteren’ naar zwaartekrachtgolven wordt fors vergroot door het tegelijkertijd inzetten van twee of meer van deze laser-interferometers op verschillende posities op het aardoppervlak. Op deze manier kunnen eventuele andere, op aarde gegenereerde ruissignalen die zich kunnen voordoen als een echte zwaartekrachtgolf worden geëlimineerd; het is namelijk zeer onwaarschijnlijk dat dergelijke ruis dezelfde kenmerken heeft op de verschillende lokaties terwijl de zwaartekrachtgolf hetzelfde zou blijven. Bovendien kunnen detectoren op verschillende lokaties de positie in het heelal van de zwaartekrachtgolfbronnen helpen reconstrueren. Dit is te vergelijken met het vermogen van onze hersenen om de richting van een geluidsbron te bepalen door het verschil op te merken tussen de signalen ontvangen door onze twee oren. Met twee detectoren ligt de meest waarschijnlijke positie op een cirkel, terwijl dit met drie of meer detectoren kan worden teruggebracht tot enkele stippen.

“Als je GEO600 en Virgo vergelijkt, zie je dat beide detectoren met hoge frequenties van 600Hz en daarboven gelijkwaardige gevoeligheden hebben”, zegt Dr. Hartmut Grote, een wetenschapper van het Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) en de Leibniz University in Hannover, Duitsland. “Dit maakt het voor ons zeer interessant om binnen deze band op zoek te gaan naar mogelijke zwaartekrachtgolven die geassocieerd worden met supernova’s of gammastraaluitbarstingen geobserveerd door conventionele telescopen.”

“Deze meting met Virgo en GEO600 biedt een reële kans tot de ontdekking van gravitatiegolven, een solide voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Na afloop van de meting wordt Virgo buiten gebruik gesteld en zullen belangrijke verbeteringen in gevoeligheid worden geïmplementeerd. Dit zal enkele jaren in beslag nemen en Nederland speelt hierbij een belangrijke rol”, zegt Prof. Jo van den Brand, wetenschapper van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef en de Vrije Universiteit Amsterdam.

Gammastraaluitbarstingen – de meest heldere transiënte elektromagnetische gebeurtenissen in het heelal – zouden kunnen voortvloeien uit de ineenstorting van een superzware ster tot een neutronenster of een zwart gat. Men verwacht dat deze verschijnselen sterke zwaartekrachtstraling genereren, waardoor ze de ideale referenties verstrekken voor zoektochten naar zwaartekrachtgolven. De verwachte frequenties hangen af van de massa van de objecten en zouden zich kunnen uitstrekken tot de kHz-band. Echter, gezien de zwakte van het verwachte zwaartekrachtgolfsignaal, is de kans dat zo’n gebeurtenis gedetecteerd wordt laag. Hoe vaak deze gebeurtenissen gedetecteerd kunnen worden hangt dus sterk af van de gevoeligheid van de detectoren.

Dankzij Virgo’s hoge gevoeligheid bij lage frequenties (onder de 100 Hz), zal de detector ook op zoek gaan naar signalen van afzonderlijke pulsars zoals Vela, het overblijfsel van een zware supernova-explosie die regelmatige pulsen van elektromagnetische straling uitstraalt; van gammastralen tot radiogolven. Het signaal van de zwaartekrachtgolf wordt rond de 22 Hz verwacht.

Bovendien zal het programma nieuwe technologie testen die gebruikt zal worden in de volgende (tweede-)generatie zwaartekrachtgolfobservatoria.

Contact en aanvullende informatie:

Prof. dr. Jo van den Brand
; Tel.: 06-20539484 
Neem voor aanvullend en hoge-resolutie beeldmateriaal contact op met de afdeling wetenschapscommunicatie: Melissa van der Sande