Een Nederlands consortium onder leiding van SRON heeft een NWO-subsidie van twaalf miljoen Euro ontvangen die het mogelijk maakt om een belangrijke partner te worden binnen ESA/NASA’s LISA-missie, de eerste ruimtedetector voor zwaartekrachtsgolven. Hiermee sorteert Nederland ook voor op haar rol in LISA’s aardse neefje—de Einstein Telescoop. 

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.

Daarmee kunnen we voor het eerst ‘luisteren’ naar bijvoorbeeld de oerknal of baby-zwarte gaten uit het vroege heelal. Of naar de chaotische paden die sterren bewandelen als ze worden opgeslokt in de complexe geometrie rond een superzwaar zwart gat, als een praktijkexamen van Einsteins Algemene Relativiteitstheorie.

Nederlandse bijdrage

Als consortiumleider gaat SRON samen met Nikhef, Radboud, Universiteit Leiden, UvA, Universiteit Utrecht, TNO, Universiteit Maastricht en RUG bouwen aan de fotodiodes (LISA’s ‘ogen’), software, het richtmechanisme en de bijbehorende uitleeselektronica.

Dat richten luistert buitengewoon nauw omdat elke laser een lens moet raken op 2,5 miljoen kilometer afstand. Licht doet daar acht seconden over. Ter vergelijking: als er een dubbeltje van de Eiffeltoren valt, moet een laser vanuit Nederland precies op die plek richten waar dat dubbeltje over acht seconden zal zijn.

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 veelvoud 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, zoals mechatronica, halfgeleidertechnologie en ruisarme elektronica. Daarmee onderbouwen ze hun kandidatuur om de Einstein Telescoop te bouwen samen met Duitse en Belgische partners, in de grensregio van Nederland met België en Duitsland.

——————————————

Header image: Credit: NASA/JPL-Caltech/NASAEA/ESA/CXC/STScl/GSFCSVS/S.Barke (CC BY 4.0)

NWO kent de subsidie van twaalf miljoen Euro toe in het kader van de Nationale Roadmap Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur. In deze ronde zijn negen voorstellen goedgekeurd.

LISA is een missie waarvan de ontwikkeling door ESA geleid wordt en waarin NASA en een aantal ESA-lidstaten deelnemen. Zie:
https://www.lisamission.org/
https://lisa-nl.nl/

De Einstein Telescooop wordt een zwaartekrachtdetector op aarde, waarvoor Nederland, België en Duitsland zich samen kandidaat stellen met een voorstel om hem te bouwen in het grensgebied rond Zuid-Limburg.