Plus

VU-Hoogleraar ontrafelde mysterie over productie van goud

Samen met zijn Amerikaanse collega's presenteerde VU-hoogleraar Jo van den Brand maandag een wetenschappelijke doorbraak: het bewijs dat goud wordt gevormd bij de botsing van sterren.

Jo van den Brand en een impressie van de botsende neutronensterren. 'We zien beter, en we zien meer.' Beeld Ivo van der Bent

Dit verhaal begint 130 miljoen jaar geleden, in een zonnestelsel hier ver vandaan. Terwijl op planeet aarde de dinosauriërs net aan hun laatste tijdperk waren begonnen, botsten daar twee neutronensterren op elkaar.

De ruimte trilde, een zwaartekrachtgolf werd veroorzaakt en zette koers richting aarde. Dat had tot gevolg dat op 17 augustus 2017 om 14.41 uur in een kantoorgebouw op Amsterdam Science Park een wetenschapper schreeuwend de gang op rende.

Jo van den Brand, hoogleraar natuurkunde aan de VU, hoorde op die manier het nieuws. Op dat moment wist hij dat het harde werken van de afgelopen maanden niet voor niets was geweest.

Van den Brand vertelt het verhaal aan zijn keukentafel in Hilversum. Zijn vliegtuig is een paar uur eerder geland op Schiphol, hij heeft tussendoor nog net twee uurtjes kunnen slapen.

Daar zat hij dan, afgelopen maandag, op het podium van de National Press Club in Washington. Klik, klik, klik, klik hoorde hij, toen zijn Amerikaanse collega Dave het oude horloge van zijn overgrootvader uit zijn zak toverde en voor de camera's hield. Van den Brand had het wat overdreven gevonden, toen pr-mensen deze gimmick hadden gesuggereerd, maar nu zag hij dat het werkte.

Botsing gevoeld en gezien
De beelden van de wetenschapper met het horloge gingen de wereld over. Het bijbehorende nieuws: het goud in dit horloge is ooit geproduceerd bij de botsing van neutronensterren.

Die theorie was er al, maar we weten het nu zeker doordat we op 17 augustus voor het eerst een kosmologische botsing niet alleen hebben kunnen voelen, maar ook met zeventig telescopen - op ieder continent en in de ruimte - hebben kunnen zien. Mede dankzij het team van Jo van den Brand wisten duizenden betrokken astronomen namelijk waar ze moesten kijken.

Van den Brand heeft sinds mei de wetenschappelijke leiding bij de Europese zwaartekrachtgolfdetector Virgo, die bij Pisa in Italië staat. "Sindsdien ben ik eigenlijk continu aan het werk geweest. Vaak tot ik erbij neerval. Dan ga ik slapen, misschien een uur of zes, en is de volgende dag weer hetzelfde. En zo gaat het ook bij mijn collega's van Virgo. We waren bezig aan een inhaalrace."

In de VS staan namelijk twee detectoren die al langer actief zijn: Ligo. Begin vorig jaar maten die voor het eerst een zwaartekrachtgolf, waardoor Einstein honderd jaar nadat hij ze voorspelde zijn gelijk haalde en de makers van Ligo deze maand een Nobelprijs kregen.

Een paar maanden geleden had de Virgo-detector nog niet de gevoeligheid die nodig is om een zwaartekrachtgolf te meten. In een paar maanden tijd kreeg Van den Brand dat met zijn team voor elkaar. De detector kon in augustus online en na twee weken was het al raak.

Eerst werd een botsing van twee zwarte gaten gemeten, net zoals vorig jaar in de VS. Drie dagen later volgde voor het eerst een zwaartekrachtgolf, afkomstig van een botsing van neutronensterren.

Tien keer per miljoen jaar
Helemaal onverwacht was dat niet. Zo'n botsing gebeurt per sterrenstelsel misschien tien keer per miljoen jaar. Dat klinkt weinig, maar is het niet. "Als je maar tweeduizend sterrenstelsels binnen je bereik hebt, ben je kansloos. Maar inmiddels zijn we zo gevoelig dat we miljoenen sterrenstelsels volgen."

Zodra de melding binnenkwam, werd op het Science Park software gestart om te berekenen waar in het universum de trilling vandaan kwam. Het was snel duidelijk dat het om neutronensterren ging, ongeveer zo groot als Amsterdam en zwaarder dan de zon, op 130 miljoen lichtjaar ('relatief dichtbij') van de aarde.

Met de data van de twee Ligo-detectoren en de Virgo-detector was een driepuntsmeting mogelijk, waardoor vijf uur na de trilling de astronomen wisten waar ze moesten zoeken.

Telescopen over de hele wereld vonden na een paar uur een nieuwe lichtbron aan de hemel. Wekenlang werden de effecten van de botsing geobserveerd en maandag werd de wetenschappelijke doorbraak - waar uiteindelijk vierduizend wetenschappers bij betrokken zijn geweest - publiek gemaakt.

Het mysterie over de productie van elementen zwaarder dan ijzer was ontrafeld. De telescopen hadden vastgesteld dat goud, platina, lood en uranium de ruimte in werden geslingerd.

Alleen bij deze knal werd al een hoeveelheid goud en uranium gevormd die tien keer de massa van de aarde heeft. Van den Brand: "Ik zou zeggen: ga het maar halen, we hebben de locatie gewezen waar het is. Maar zelfs als je met de snelheid van het licht gaat, ben je 130 miljoen jaar onderweg. Enkele reis."

Veel belangrijker vindt Van den Brand de hele nieuwe tak van wetenschap die met het meten van de zwaartekrachtgolven is ontstaan. "Dit zijn opwindende tijden. En we beginnen pas."

Aan nog gevoeligere apparatuur wordt gewerkt, om rimpelingen te onderzoeken die misschien aan het begin van de oerknal zijn gefabriceerd. "We gaan nog meer zien. En wat we gaan zien, gaan we ook beter zien. Dan is de vraag: wanneer gaan we iets vinden waar niemand op had gerekend?"

Beeld Laura van der Bijl

Zwaartekrachtgolven

In 1916 voorspelde Albert Einstein het bestaan van zwaartekrachtgolven: een rimpeling in de structuur van ruimte en tijd, die wordt veroorzaakt door een krachtige explosie.

Het botsen van twee sterren, bijvoorbeeld. Einstein geloofde alleen niet dat die golven ooit zouden worden gemeten. Daar bleek hij ongelijk in te hebben.

Met de kilometerslange L-vormige detectoren, waarin in buizen infrarood laserlicht heen en weer kaatst tussen vrij opgehangen spiegels, kunnen de minieme veranderingen in de ruimte worden gemeten.

Twee van dit soort detectoren staan in de Verenigde Staten. Begin augustus ging ook de Europese Virgo-detector online.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met Het Parool?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van Het Parool rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@parool .nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden