LISA

De Laser Interferometer Space Antenna (LISA) bestaat uit drie ruimtevaartuigen die vanaf 2035 achter de Aarde aan rond de Zon zullen vliegen. Door continu hun onderlinge afstanden te meten met laserstralen detecteren ze zwaartekrachtsgolven uit het heelal. In de ruimte kan LISA haar armen uitstrekken tot 2,5 miljoen kilometer, waarmee ze langere golflengtes waarneemt dan gronddetectoren.

Samaya Nissanke, een van de UvA-astrofysici die bij het project betrokken zijn, vertelt: “LISA laat ons ‘luisteren’ naar wat er in het heelal gebeurt. We kunnen echo’s van de oerknal horen, en de allereerste zwarte gaten uit het vroege heelal. We kunnen ook de chaotische paden volgen die sterren bewandelen als ze worden opgeslokt door zwarte gaten. Het levert prachtige tests op voor Einsteins algemene relativiteitstheorie.’

Nederlandse bijdrage

Het consortium dat wordt geleid door ruimteonderzoekinstituut SRON, omvat vele partners. Naast de UvA en Nikhef zijn de universiteiten van Nijmegen, Leiden, Utrecht, Maastrich en Groningen bij het project betrokken, evenals TNO. Samen bouwen de instituten aan de fotodiodes (LISA’s ‘ogen’), software, het richtmechanisme en de bijbehorende uitleeselektronica.

Michael Wise, SRON-directeur, buitengewoon hoogleraar in de Observationele Hoge-energieastrofysica aan de UvA, en een van de drijvende krachten achter het voorstel, legt uit: ‘LISA richten is niet eenvoudig. Het richten moet extreme nauwkeurig gebeuren, aangezien iedere laser een lens moet raken op zo’n 2,5 miljoen kilometer afstand. Het licht doet er bovendien acht seconden over om die lens te bereiken – en intussen bewegen de detectoren in hun baan. Het is alsof je vanuit Amsterdam een laser probeert te richten op een muntje dat in Parijs van de Eiffeltoren valt, en het moet raken op het moment dat het de grond bereikt.’

De fotodiodes hebben het niet veel gemakkelijker. Zij moeten de laserstralen detecteren van oorspronkelijk 1 Watt, zoals een tafellamp, maar die na hun reis zijn afgezwakt tot 250 picoWatt, dus ruim een miljard keer zwakker. 

Ook de ontwikkeling van de software is een kunststukje op zichzelf. Die moet onderscheid maken tussen de veelheid aan zwaartekrachtsgolven vanuit alle mogelijke richtingen die de ruimtevaartuigen continu aan het trillen brengen op verschillende frequenties en amplitudes.

Nederlands belang

‘Een Nederlandse bijdrage aan LISA is van groot belang,’ zegt Gijs Nelemans, een van de leiders van het LISA-NL consortium. ‘Nederlandse wetenschappers bouwen er unieke expertise mee op, en de toegang tot alle data geeft ons een voorsprong op de enige toegangsweg naar een geheel nieuw vakgebied.’

De betrokken instituten bouwen kennis en kunde op bij de ontwikkeling van dit soort nauwkeurige technieken. Daarmee onderbouwen ze hun kandidatuur om samen met Duitse en Belgische partners de Einstein Telescoop te bouwen – eveneens een detector voor zwaartekrachtgolven - in de grensregio van Nederland met België en Duitsland.