In het kielzog van het recente nieuws dat astronomen eindelijk de ruimteverwoestende knal van botsende neutronensterren hebben ontdekt, lijkt het meten van het samensmelten van zwarte gaten misschien een beetje oude koek.
Je bent misschien al verder, maar onderzoekers pluizen nog steeds door de gegevens die zijn verzameld van die eerdere baanbrekende donderslagen. Twee teams van natuurkundigen hebben de cijfers van de zwaartekrachtgolven gebruikt om te bepalen hoe snel we denken dat de zwaartekracht beweegt, en hoewel de resultaten niet schokkend zijn, zijn ze wel geruststellend.
Een paar eeuwen geleden ging Isaac Newton ervan uit dat de zwaartekracht een onmiddellijke kracht uitoefende; een bewering die Albert Einstein later weerlegde door te redeneren dat de kracht met de snelheid van het licht reisde.
Als we Einsteins berekening volgen, is de ruimte niet slechts een leeg podium waarop materie zich kan bewegen, maar speelt zij zelf een belangrijke rol. Massa trekt aan het weefsel van de ruimte en kromt tijd en afstand zodanig dat objecten naar elkaar toe versnellen.
Net zoals de snelheid van een massaloos lichtdeeltje in een vacuüm wordt begrensd door de hoogste snelheidslimiet van het heelal, zouden de massaloze vervormingen van de ruimtetijd ook energie zijn die met topsnelheid langsraast.
Of, om precies te zijn, de zwaartekracht beweegt met 299.792.458 meter per seconde, een snelheid die we gewoon c kunnen noemen.
Natuurlijk zou je wel gek zijn om tegen Mr. Algemene Relativiteit zelf, maar goede wetenschap vereist dat zelfs genieën aan de realiteit worden getoetst.
En ondanks dat de zwaartekracht intiem is met de sterke greep van de aarde, is hij nogal moeilijk te meten.
“Tot de komst van de zwaartekrachtgolfastronomie hadden we geen manier om de snelheid van de zwaartekracht rechtstreeks te meten,” vertelde Neil Cornish, een natuurkundige van de Montana State University, aan Phys.org.
De getallen zijn behoorlijk krankzinnig.
Als objecten die tientallen malen massiever zijn dan onze zon op een afstand van duizenden lichtjaren om elkaar heen draaien, verliezen ze energie door de ruimte te laten rimpelen. In het laatste moment voor de uiteindelijke botsing is die inspanning ongeveer tien keer zo groot als de hoeveelheid energie die uit elke ster in het heelal stroomt.
Wat een verrassing. Tegen de tijd dat het ons bereikt, is elke golf tienduizend keer kleiner dan een proton, en passeert in slechts een vijfde van een seconde. We vertrouwen op een netwerk van lichtbundels van 4 kilometer lang, die in een rechte hoek staan opgesteld, om die kenmerkende vervormingen op te sporen.
Het klinkt in de praktijk misschien allemaal simpel, maar de technologie achter de detectoren – Nobelprijswaardig – is zo’n beetje het neusje van de zalm.
De groeiende hoeveelheid gegevens die door deze detectoren wordt verzameld, opent de weg voor wetenschappers overal ter wereld om bewijs te vinden voor alles van verborgen dimensies tot de fundamentele eigenschappen van de ruimte.
“De snelheid van de zwaartekracht is, net als de snelheid van het licht, een van de fundamentele constanten in het heelal,” zegt Cornish.
Door de exacte timing van de zwaartekrachtgolven te vergelijken wanneer ze verschillende observatoria over de hele wereld bereiken, kunnen onderzoekers een goed idee krijgen van de algehele snelheid van de golf.
Het team van onderzoekers van Cornish combineerde de tijdstippen van de eerste drie detecties om de snelheid van de golven te beperken tot tussen 55 en 142 procent van c.
Als genoeg detectoren in topconditie blijven, kan deze methode worden gebruikt om het cijfer tot op 1 procent van c te berekenen door nog maar vijf zwaartekrachtgolven te meten.
Voordat u de dagen op uw kalender begint af te strepen, een ander team, bestaande uit een klein leger natuurkundigen, heeft de uitbarsting van gammastralen, opgevangen bij de neutronensterbotsing van vorige maand, gebruikt om tot een eigen schatting te komen.
Hun methode was iets preciezer.
Ok, heel veel preciezer.
Zij vonden dat het verschil tussen de bliksemflits van de gammastraaluitbarsting en de donderslag van de zwaartekrachtsgolf heel dicht bij elkaar lag – binnen -3 x 10^-15 en 7 x 10^-16 van c.
Eerlijk is eerlijk, het vorige team had de botsing met de neutronenster niet kunnen voorspellen, dus petje af voor hun ouderwetse aanpak. Dat meerdere methoden tot dezelfde conclusies komen, geeft ons ook het vertrouwen dat we op de goede weg zijn, en dat is verdomd gaaf.
Dit onderzoek is hier en hier gepubliceerd.