China wil in de jaren 2030 gravitatiegolven observeren vanuit de ruimte.

China is van plan om in de jaren 2030 een in de ruimte gebaseerd gravitatiegolfobservatorium te lanceren met de naam TianQin. Hier is hoe het zich zal plaatsen tegenover LISA (Laser Interferometer Space Antenna), een sonde in ontwikkeling door NASA en ESA.

De succesvolle detectie van zwaartekrachtsgolven is een doorbraak in de astronomie. En nu ligt de nieuwe grens in de ruimte, met op satellieten gebaseerde detectiesystemen die momenteel in ontwikkeling zijn en die enkele van de grootste mysteries van het universum zullen blootleggen. En terwijl het team achter LISA nu dat observatorium in de ruimte aan het ontwikkelen is, kan het worden overtroffen door een rivaal uit China, TianQin.

Bij de foto: Een NASA-illustratie van LISA.

Zwaartekrachtgolven zijn echt een nieuw venster op het universum. Ze stellen ons in staat het volkomen onzichtbare te detecteren, zoals de versmelting van zwarte gaten. Ze stellen ons ook in staat om in het binnenste van enkele van de meest mysterieuze gebeurtenissen van het universum te kijken, zoals in het geval van de kilonova's, waarvan bleek dat ze werden veroorzaakt door de botsing van neutronensterren.

Maar er is een limiet aan wat onze op de grond gebaseerde gravitatiegolfdetectoren kunnen doen. Hoe gevoelig ze ook zijn, ze kunnen alleen gebeurtenissen met een relatief hoge frequentie detecteren - zwaartekrachtgolven die kort en sterk zijn en duidelijk uit de achtergrond steken.

Als we dieper in dit nieuwe domein van de astronomie willen doordringen, moeten we de ruimte in. Voorgestelde instrumenten zoals LISA zullen groot en stabiel genoeg zijn om dingen te detecteren zoals materie die in superzware zwarte gaten valt, de binnenkant van supernova's wanneer ze afgaan, en misschien zelfs gravitatiegolven die weerklinken vanaf de vroegste momenten van de oerknal zelf.

Maar competitie is altijd een goede zaak, zelfs in de astronomie. LISA, dat ergens in de jaren 2030 zal worden geïmplementeerd (hoewel het waarschijnlijk enige tijd daarna zal zijn), zal worden vergezeld door een Chinese metgezel, TianQin.

En volgens een nieuwe studie zou TianQin in bepaalde situaties beter kunnen presteren dan LISA. Het is moeilijk om precies te voorspellen hoe deze observatoria zullen presteren, omdat ze nog niet gebouwd zijn. Het is er het raden naar. Een team van theoretici achter de studie heeft eenvoudige modellen gemaakt van het gedrag van beide instrumenten en ze tegen elkaar in een wedstrijd geplaatst.
Ze ontdekten dat TianQin waarschijnlijk beter zal presteren dan LISA bij lage frequenties en bij de allerhoogste frequenties die ze allebei kunnen meten, terwijl ze in gelijke mate geschikt zijn voor waarnemingen met middelmatige frequentie.

Dit betekent dat het Chinese observatorium misschien beter geschikt is om bijvoorbeeld zwaartekrachtgolven van de oerknal te detecteren, terwijl LISA het misschien gemakkelijker heeft om zich te richten op superzware zwarte gaten.

Hoe dan ook, de twee geplande observatoria zullen elkaar aanvullen. Ze luisteren beide in het donker naar eventuele zwaartekrachtsecho's en bieden een essentieel venster op een onzichtbaar universum.

Referentie: Chao Zhang, et al. "Nauwkeurigheid van de schatting van parameters met observatorium voor zwaartekrachtgolven uit de ruimte". arXiv.org voordruk 2012.01043 (2020)
Bron: Universe Today, door Dr. Paul M. Sutter.

Auteur: Jan Vyvey.