Het was alsof sterrenkundigen wereldwijd eerst enkel ogen hadden en plots ook over oren beschikten: ze ontwikkelden technologie waarmee ze in 2015 voor het eerst zwaartekrachtsgolven waarnamen. Het zijn de golven die Albert Einstein in 1916 voorspelde in zijn relativiteitstheorie. Deze golven zijn overal om ons heen, maar zijn heel zwak en we kunnen ze alleen waarnemen in extreme gevallen, bijvoorbeeld wanneer zwarte gaten of neutronensterren tegen elkaar aan botsen. ‘Deze doorbraak is vergelijkbaar met toen mensen voor het eerst röntgenstraling of radiogolven detecteerden. Door die ontdekking konden we meer soorten licht zien, maar zwaartekrachtsgolven zijn echt een compleet nieuwe manier om het heelal waar te nemen’, vertelt Lieke van Son, universitair docent Astrofysica aan de Radboud Universiteit.
De vergelijking met geluidsgolven is treffend omdat zwaartekrachtsgolven de ruimte-tijd buigen met een frequentie die binnen het frequentie bereik van het menselijke oor liggen. Dat is niet zomaar te horen als je naar buiten stapt en je oren spitst. ‘Daar zijn heel gevoelige detectoren voor nodig: we proberen te zien of de 4 km lange armen van de detector 1/1000e de straal van een waterstof atoom groter of kleiner worden. Toch zijn we er in geslaagd de trillingen van botsende zwarte gaten vast te leggen. Vertaald naar audio klinkt het als een tjirp’. Zwaartekrachtsgolven worden waargenomen door een wereldwijd netwerk met het LIGO-observatorium, gelegen in de Verenigde Staten, Vigo in Italië en Kagra in Japan.
Live fast, die young
Ook voor Van Son zijn de data van de LIGO-detectoren een belangrijke bron van informatie. Ze onderzoekt namelijk het gedrag van zware sterren. De levensloop van die sterren kun je samenvatten met het motto Live fast, die young. ‘Ze schitteren het felst, verbranden de meeste brandstof en als hun tijd gekomen is, exploderen die sterren. Er blijft een zwart gat of een neutronenster over.’
Om het gedrag van zware sterren te onderzoeken, gebruikt Van Son modellen die hun evolutie simuleren. Die simulaties vergelijkt ze vervolgens met data die LIGO eens in de zoveel jaren vrijgeeft. Puzzelstukje voor puzzelstukje krijgt ze zo een beter idee van hoe het universum werkt. Tegelijkertijd doet ieder nieuw inzicht haar beseffen hoeveel er nog te ontdekken is. ‘We weten dat we eigenlijk nog heel weinig van zware sterren begrijpen, maar dat maakt het alleen maar leuker.’
Chemische fabriekjes
Afgelopen decennium hebben sterrenkundigen bevestigd dat bijna alle zware sterren in paren, triples of zelfs quadrupels leven. ‘Die sterren interacteren met elkaar: ze draaien om elkaar heen en wisselen massa uit. Over die interacties en überhaupt het leven en doodgaan van zware dubbelsterren weten we nog heel weinig.’ En dat terwijl juist deze sterren door hun uitstoot grote invloed hebben gehad op de vorming van ons universum. ‘Zware dubbelsterren zijn de chemische fabriekjes van het heelal. Elementen zoals zuurstof, koolstof en goud zijn afkomstig uit deze sterren.’
Van Son gaat de komende jaren specifiek bekijken hoe zware sterren massa met elkaar uitwisselen. ‘We maken hierbij onderscheid tussen stabiele en instabiele overdrachten’, legt Van Son uit. ‘Bij stabiele overdrachten geeft de ene ster beetje bij beetje massa over aan de ander. Bij instabiele overdrachten geeft een ster steeds meer massa weg, net zo lang totdat de ene ster de andere opslokt.’
Desastreuze bezuinigingen
Dat Van Son als wetenschapper het universum bestudeert is geen verrassing. Als kind stelde ze al grote vragen: ‘Waar komen we vandaan? Hoe is ons heelal ontstaan?’ Hoewel ze op de middelbare school twijfelde of de studie sterrenkunde niet veel te moeilijk zou zijn, ging ze ervoor. ‘Dat ging eigenlijk heel goed en ik vond de studie super leuk. Mijn drive en interesse werden alleen maar groter.’
Hoewel de afgelopen tien jaar één groot succesverhaal zijn geweest en er enorm veel baanbrekend onderzoek heeft plaatsgevonden sinds de eerste waarneming van zwaartekrachtsgolven, bedreigen bezuinigingen op wetenschap ook de sterrenkunde. In Nederland hebben de bezuinigingen op het hoger onderwijs een zware impact op het onderzoek. Maar ook in Amerika stelde Trump bezuinigingen voor die zou leiden tot sluiting van een van de LIGO detectoren. Dat zou alle voortgang van de komende jaren verpesten.’ Van Son gelooft dat juist onderzoek naar dit soort fundamentele vragen verbindend kan werken. ‘Bij de vraag “waar komen we vandaan” voelt ieder mens wel een bepaalde nieuwsgierigheid en verwondering.’
Zelf sterren kijken?
Er zijn regelmatig sterrenkijkavonden op de campus. Onder begeleiding van vrijwilligers van de Astronomische Kring Nijmegen krijg je een rondleiding incl. sterren kijken (als het weer het toelaat), een lezing door een astronoom en is er een Q&A panel waarin astronomen recent astronomie-nieuws bespreken en er ruimte is voor vragen.
De eerstvolgende sterrenkijkavond is op vrijdag 31 oktober. Meer informatie