Later na een eeuw waarin Albert Einstein de algemene relativiteitstheorie introduceerde, hebben astronomen nog steeds een vruchtbare voedingsbodem voor wetenschappelijke observaties en experimenten.
Einstein's revolutionaire idee was afgeleid van zijn speciale relativiteitstheorie, 10 jaar eerder gepubliceerd, door ruimte en tijd te combineren in een enkel continuüm van ruimte-tijd.
De speciale relativiteitstheorie hield geen rekening met zwaartekrachtseffecten. Einstein werkte nog eens 10 jaar om de natuurkunde te begrijpen, voordat zijn ontdekking overging in vier delen van een lezing aan de Pruisische Academie van Wetenschappen, die eindigde op 25 november 1915.
"Totdat Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie publiceerde, dachten we dat de zwaartekracht een soort van magische kracht was", zei NASA-astrofysicus Ira Thorpe van het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
Volgens de theorie van Isaac Newton, die de natuurkunde 200 jaar lang heeft gedomineerd, moet de massa in de rest van het universum onmiddellijk bewegen als de massa in een deel van het universum beweegt.
Dit concept is echter in tegenspraak met de implicatie van de speciale relativiteitstheorie van Einstein, die een universele snelheidslimiet heeft vastgesteld, volgens welke niets sneller kan bewegen dan de snelheid van het licht.
Voorbeeld: plotseling verdwijnt de Zon op één dag. Volgens de Newtoniaanse fysica zal het effect onmiddellijk op aarde gevoeld worden. Volgens de theorie van Einstein duurt het ongeveer acht minuten om een afstand van 93 miljoen mijlen tussen de aarde en de zon af te leggen voordat we het opmerken. Einstein besefte ook dat de massa zwaartekrachtgolven kon buigen, alsof een bowlingbal op een trampoline rolde.
Een van de nieuwste facetten van de algemene relativiteitstheorie is het zoeken naar zwaartekrachtgolven, die worden veroorzaakt door de rimpelingen in ruimtetijd veroorzaakt door massieve objecten.
Naast een bowlingbal die meer door een trampoline valt dan een honkbal, verdraaien voorwerpen zoals zwarte gaten ruimte-tijd meer dan relatief onbeduidende objecten, zoals de zon.
"Er is een heel spectrum aan gravitatiegolven, net zoals er een heel spectrum aan elektromagnetische golven is.We hebben radio, infrarood, ultraviolet, zichtbaar, röntgenstraling, gravitatiegolven hebben dezelfde typen," zei Thorpe.
Hoewel astronomen nog geen tekenen van zwaartekrachtsgolven hebben gevonden, weten ze dat ze bestaan dankzij computersimulaties.
De langste zwaartekrachtgolven werden geproduceerd als resultaat van de Big Bang 13, 8 miljard jaar geleden. "Ze strekken zich uit over het hele universum, terwijl het zich uitbreidt." Ze breiden uit samen met het universum, "zei Thorpe.
Sommige wetenschappers bestuderen de overblijfselen van de kosmische achtergrondstraling van microgolven, die eigenaardige vingerafdrukken van zwaartekrachtgolven zijn. Anderen jagen op zwaartekrachtsgolven van massieve, snel bewegende objecten, zoals dubbele zwarte gaten. In tegenstelling tot de meeste telescopen, lijken elektromagnetische telescopen, die worden gebruikt om gravitatiegolven te detecteren, meer op microfoons.
"Je krijgt van alle kanten veel gegevens, en dan analyseer je het gewoon," zei ze.
De algemene relativiteitstheorie domineerde meer dan 100 jaar, maar het kan binnenkort de moeilijkste beproeving onder ogen zien. Een wereldwijd netwerk van radiotelescopen, met elkaar verbonden om een gemeenschappelijke telescoop te vormen, zal naar een superzwaar zwart gat zoeken dat zich in het centrum van het Melkwegstelsel bevindt.
Zwarte gaten - de objecten zijn zo dicht dat zelfs de fotonen van licht de kromming van ruimte-tijd niet kunnen vermijden. Deze monsters zullen worden gebruikt om de algemene relativiteitstheorie te testen.
Hoewel het zwarte gat zelf niet per definitie kan worden waargenomen, hopen wetenschappers de impact ervan te kunnen traceren om te zien hoe de theorie van Einstein werkt. De resultaten zullen helpen bepalen of de algemene relativiteitstheorie de komende 100 jaar zal duren.
