Kunnen we in de ruimte op zoek gaan naar gravitatiegolven? Dat moet een op 2 december te lanceren ESA-missie gaan bepalen.

Op het aardoppervlak zijn er verschillende experimenten opgetuigd om te zoeken naar zwaartekrachts- of gravitatiegolven: de ‘rimpels in de ruimtetijd’ die Einstein een eeuw geleden al voorspelde. Maar de Europese ruimtevaartorganisatie ESA is bezig met een andere route: de missie eLISA, een netwerk van ruimtescheepjes dat samen ook dit soort golven moet kunnen meten. Over twee weken wordt een voorloper daarvan gelanceerd, om te kijken of het concept ook echt werkt.

We hebben het dan over de LISA Pathfinder: een ruimtescheepje dat zal afreizen naar een positie 1,5 miljoen kilometer van de aarde vandaan. Hier aangekomen worden twee kubussen van goud en platina losgelaten, die zich vervolgens voortdurend in een toestand van vrije val zullen bevinden. (De kubussen zullen als het goed gaat nooit de randen van het ruimtescheepje aanraken, omdat minuscule raketjes steeds de positie van het scheepje zelf aanpassen aan de precieze plek van de kubussen.)

Tot op de miljardste millimeter

Helaas zal het niet mogelijk zijn om met deze missie al gravitatiegolven te meten. Daarvoor is onder meer de afstand tussen de kubussen veel te klein; die bedraagt maar 38 centimeter. Wel hoopt de ESA op deze manier vast te stellen of de kubussen inderdaad helemaal te isoleren zijn van alle krachten behalve de zwaartekracht. Ook moet blijken of de posities van de zwevende blokjes tot op de miljardste millimeter nauwkeurig kunnen worden bepaald.

Als dat inderdaad het geval blijkt, kan de ESA gaan toewerken naar de échte eLISA-missie. Die missie – die ongeveer een miljard euro gaat kosten – moet bestaan uit drie ruimtescheepjes die zich op 5 miljoen kilometer van elkaar vandaan bevinden, elk met twee kubussen in vrije val aan boord. Het plan is vervolgens om laserstralen tussen de kubussen in de verschillende ruimtescheepjes heen en weer te sturen. Komt er dan een gravitatiegolf voorbij, dan zal die de posities van de kubussen verstoren, wat weer invloed heeft op het laserlicht.

Zo hoopt de ESA gravitatiegolven waar te nemen die bijvoorbeeld zijn veroorzaakt door superzware zwarte gaten die samengaan. Daarmee vult eLISA mooi de experimenten op aarde aan; die zoeken namelijk naar gravitatiegolven veroorzaakt door veel lichtere objecten (‘gewone’ zwarte gaten en neutronensterren).

Maar voor het zover is, moet dus eerst de Pathfinder-missie in zijn opzet slagen. Houd deze site in de gaten voor updates.

Meer over de zoektocht naar gravitatiegolven vanaf het aardoppervlak lees je in het artikel ‘Op jacht naar Einsteins rimpels’ in KIJK 11/2015. Het artikel is ook los te koop via Blendle!

Bronnen: ESA, Nature News

Beeld: ESA/ATG Medialab