Dergelijke “GRADAR”-signalen kunnen klodders donkere materie of zeer verre neutronensterren detecteren
Zwaartekrachtsgolven (gevisualiseerd in deze simulatie die uitstralen vanuit een samensmeltend paar zwarte gaten) kunnen worden omgeleid door massieve objecten, die onderzoekers op een dag zouden kunnen gebruiken als een soort zwaartekracht-radar om de onzichtbare bewoners van het universum in kaart te brengen, suggereert een nieuwe studie.
Het klinkt als de opzet voor een grap: als radiogolven je radar geven en geluid je sonar, wat krijg je dan van zwaartekrachtgolven?
Het antwoord zou kunnen zijn “GRADAR” – zwaartekrachtgolf “radar” – een potentiële toekomstige technologie die zou kunnen gebruiken reflecties van zwaartekrachtgolven om het onzichtbare heelal in kaart te brengenzeggen onderzoekers in een paper aanvaard om Fysieke beoordelingsbrieven. Door naar deze signalen te zoeken, kunnen wetenschappers donkere materie of vage, exotische sterren vinden en meer te weten komen over hun diepe binnenkant.
Astronomen gebruiken routinematig zwaartekrachtsgolven – reizende rimpelingen in het weefsel van ruimte en tijd zelf, voor het eerst gedetecteerd in 2015 – om catastrofale gebeurtenissen te bekijken die moeilijk te bestuderen zijn met alleen licht, zoals het samensmelten van twee zwarte gaten (SN: 2/11/2016).
Maar natuurkundigen weten ook van een schijnbaar nutteloze eigenschap van zwaartekrachtsgolven: ze kunnen van koers veranderen. Einsteins zwaartekrachttheorie zegt dat ruimtetijd wordt vervormd door materie, en elke golf die door deze vervormingen gaat, zal van koers veranderen. Het resultaat is dat wanneer iets zwaartekrachtgolven uitzendt, een deel van het signaal rechtstreeks naar de aarde komt, maar een deel kan later aankomen – zoals een echo – nadat ze langere paden hebben genomen die rond een ster of iets anders zwaars buigen.
Wetenschappers hebben altijd gedacht dat deze latere signalen, de zogenaamde “zwaartekrachtglitters”, te zwak zouden zijn om te detecteren. Maar natuurkundigen Craig Copi en Glenn Starkman van Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, namen een sprong: op basis van de theorie van Einstein berekenden ze hoe sterk het signaal zou zijn wanneer golven door het zwaartekrachtveld in een ster zelf zouden verstrooien.
“Het schokkende is dat je een veel groter resultaat lijkt te krijgen dan je had verwacht”, zegt Copi. “Het is iets dat we nog steeds proberen te begrijpen, waar dat vandaan komt – of het geloofwaardig is, zelfs, omdat het gewoon te mooi lijkt om waar te zijn.”
Als de glinsteringen van de zwaartekracht zo sterk kunnen zijn, zouden astronomen ze mogelijk kunnen gebruiken om de binnenkant van sterren te traceren, zegt het team. Onderzoekers zouden zelfs kunnen zoeken naar massieve lichamen in de ruimte die anders onmogelijk te detecteren zouden zijn, zoals klodders donkere materie of eenzame neutronensterren aan de andere kant van het waarneembare heelal.
“Dat zou een zeer opwindende sonde zijn”, zegt Maya Fishbach, een astrofysicus aan de Northwestern University in Evanston, Illinois, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Er zijn echter nog steeds redenen om voorzichtig te zijn. Als dit fenomeen meer gedetailleerd onderzoek doorstaat, zegt Fishbach, zouden wetenschappers het beter moeten begrijpen voordat ze het kunnen gebruiken – en dat zal waarschijnlijk moeilijk zijn.
“Het is een heel moeilijke berekening”, zegt Copi.
Maar soortgelijke uitdagingen zijn al eerder overwonnen. “Het hele verhaal van de detectie van zwaartekrachtgolven is zo geweest”, zegt Fishbach. Het was een worsteling om alle wiskunde te doen die nodig was om hun metingen te begrijpen, zegt ze, maar nu komt het veld van de grond (SN: 1/21/21). “Dit is het moment om echt creatief te zijn met zwaartekrachtsgolven.”
