What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Peter van de Ven

1.3 billion years ago,

1,3 miljard jaar geleden,

in a distant, distant galaxy,

in een ver, ver sterrenstelsel,

two black holes locked into a spiral,

raakten twee zwarte gaten verstrengeld in een spiraal.

falling inexorably towards each other

Ze cirkelden onverbiddelijk naar elkaar toe,

and collided,

botsten en zetten een massa van drie zonnen om

converting three Suns' worth of stuff

into pure energy in a tenth of a second.

in pure energie in 1/10 van een seconde.

For that brief moment in time,

Op dat korte moment

the glow was brighter than all the stars

was hun gloed helderder dan die van alle sterren

in all the galaxies

in alle sterrenstelsels

in all of the known Universe.

in het hele bekende universum.

It was a very

Het was een zeer

big

grote

bang.

knal.

But they didn't release their energy in light.

Maar hun energie kwam niet vrij als licht.

I mean, you know, they're black holes.

Ik bedoel, het waren zwarte gaten.

All that energy was pumped into the fabric of space and time itself,

Al die energie werd in het weefsel van ruimte en tijd zelf gepompt,

making the Universe explode in gravitational waves.

wat het hele heelal liet zinderen in gravitatiegolven.

Let me give you a sense of the timescale at work here.

Ik geef u een idee van de tijdschaal:

1.3 billion years ago,

1,3 miljard jaar geleden

Earth had just managed to evolve multicellular life.

was de aarde net toe aan meercellig leven.

Since then, Earth has made and evolved

Sindsdien heeft de aarde koralen, vissen,

corals, fish, plants, dinosaurs, people and even -- God save us -- the Internet.

planten, dinosaurussen, mensen en zelfs

-- God helpe ons -- het internet voortgebracht.

And about 25 years ago,

Ongeveer 25 jaar geleden

a particularly audacious set of people --

vond een bijzonder ondernemende groep mensen --

Rai Weiss at MIT, Kip Thorne and Ronald Drever at Caltech --

Rai Weiss aan het MIT, Kip Thorne en Ronald Drever bij Caltech --

decided that it would be really neat

dat het erg leuk zou zijn

to build a giant laser detector

om een gigantische laserdetector te bouwen

with which to search for the gravitational waves

om te zoeken naar gravitatiegolven

from things like colliding black holes.

van dingen zoals botsende zwarte gaten.

Now, most people thought they were nuts.

De meeste mensen dachten dat ze gek waren.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Maar genoeg mensen beseften dat ze briljante gekken waren.

that the US National Science Foundation decided to fund their crazy idea.

De Amerikaanse National Science Foundation

besloot om hun gekke idee te financieren.

So after decades of development,

Na tientallen jaren van ontwikkeling,

construction and imagination

constructie en verbeelding,

and a breathtaking amount of hard work,

en een adembenemende hoeveelheid hard werken,

they built their detector, called LIGO:

bouwden ze hun detector: LIGO.

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatorium.

For the last several years,

De afgelopen jaren

LIGO's been undergoing a huge expansion in its accuracy,

is de nauwkeurigheid van LIGO enorm toegenomen,

a tremendous improvement in its detection ability.

het detectievermogen is enorm verbeterd.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Het wordt nu Advanced LIGO genoemd.

In early September of 2015,

Begin september 2015

LIGO turned on for a final test run

werd LIGO aan een laatste test onderworpen

while they sorted out a few lingering details.

terwijl ze nog wat losse eindjes wegwerkten.

And on September 14 of 2015,

En op 14 september 2015,

just days after the detector had gone live,

slechts enkele dagen nadat de detector was aangezet,

the gravitational waves from those colliding black holes

passeerden de gravitatiegolven uit die botsende zwarte gaten

passed through the Earth.

door de aarde.

And they passed through you and me.

En ze gingen door jou en door mij.

And they passed through the detector.

En door de detector.

(Audio) Scott Hughes:

(Audio) Scott Hughes: There's two moments in my life

Er waren in mijn leven twee momenten meer emotioneel dan dat.

more emotionally intense than that.

Het ene is de geboorte van mijn dochter.

One is the birth of my daughter.

The other is when I had to say goodbye to my father when he was terminally ill.

Het andere toen ik afscheid moest nemen van mijn ongeneeslijk zieke vader.

You know, it was the payoff of my career, basically.

Het was in principe de eindafrekening van mijn carrière.

Everything I'd been working on -- it's no longer science fiction! (Laughs)

Alles waar ik aan gewerkt had was niet langer science fiction! (Lacht)

Allan Adams: So that's my very good friend and collaborator, Scott Hughes,

Allan Adams: Dat was mijn goede vriend en medewerker, Scott Hughes,

a theoretical physicist at MIT,

een theoretisch natuurkundige aan het MIT.

who has been studying gravitational waves from black holes

Hij bestudeert gravitatiegolven uit zwarte gaten

and the signals that they could impart on observatories like LIGO,

en de signalen die ze veroorzaken op observatoria zoals LIGO

for the past 23 years.

al 23 jaar.

So let me take a moment to tell you what I mean by a gravitational wave.

Wat bedoel ik nu met een gravitatiegolf?

A gravitational wave is a ripple

Een gravitatiegolf is een rimpel

in the shape of space and time.

in het ruimte-tijd continuüm.

As the wave passes by,

Als de golf passeert,

it stretches space and everything in it

rekt ze de ruimte en alles erin uit

in one direction,

in één richting

and compresses it in the other.

en comprimeert ze de ruimte in de andere.

This has led to countless instructors of general relativity

Dit heeft talloze leraars van de algemene relativiteitstheorie

doing a really silly dance to demonstrate in their classes on general relativity.

aangezet om het met een gek dansje in hun lessen te demonstreren.

"It stretches and expands, it stretches and expands."

"Het strekt zich en breidt zich uit, het strekt zich en breidt zich uit."

So the trouble with gravitational waves

Het probleem met gravitatiegolven

is that they're very weak; they're preposterously weak.

is dat ze zeer zwak zijn, belachelijk zwak.

For example, the waves that hit us on September 14 --

Zo deden bijvoorbeeld de golven die ons op 14 september troffen

and yes, every single one of you stretched and compressed

-- ja, ieder van jullie werd uitgerekt

en samengedrukt door die golf --

under the action of that wave --

when the waves hit, they stretched the average person

de gemiddelde persoon uitrekken en samendrukken

by one part in 10 to the 21.

met één op 10 tot de 21e deeltje.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Dat is een getal met 20 nullen en één 1 achter de komma.

and a one.

That's why everyone thought the LIGO people were nuts.

Daarom dacht iedereen dat de mensen van LIGO gek waren.

Even with a laser detector five kilometers long -- and that's already crazy --

Zelfs met een laserdetector van vijf kilometer lang

-- dat is al gek --

they would have to measure the length of those detectors

moesten ze de lengte van deze detectoren meten

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

tot op minder dan één duizendste

van de straal van de kern van een atoom.

of an atom.

And that's preposterous.

Dat is belachelijk.

So towards the end of his classic text on gravity,

Tegen het einde van zijn klassieke tekst over de zwaartekracht

LIGO co-founder Kip Thorne

beschreef LIGO medestichter Kip Thorne

described the hunt for gravitational waves as follows:

de jacht op gravitatiegolven als volgt:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

"De technische moeilijkheden die overwonnen moeten worden

in constructing such detectors

bij de bouw van dergelijke detectoren

are enormous.

zijn enorm.

But physicists are ingenious,

Maar natuurkundigen zijn ingenieus

and with the support of a broad lay public,

en met de ondersteuning van een groot lekenpubliek

all obstacles will surely be overcome."

zullen alle obstakels zeker worden overwonnen."

Thorne published that in 1973,

Thorne publiceerde dat in 1973,

42 years before he succeeded.

42 jaar voordat hij erin slaagde.

Now, coming back to LIGO,

Nu terug naar LIGO.

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott zegt graag dat LIGO eerder als een oor werkt

more than it does like an eye.

dan als een oog.

I want to explain what that means.

Ik leg uit wat dat betekent.

Visible light has a wavelength, a size,

Zichtbaar licht heeft een golflengte, een grootte,

that's much smaller than the things around you,

die veel kleiner is dan de dingen om je heen,

the features on people's faces,

de trekken op de gezichten van mensen

the size of your cell phone.

of de grootte van je mobiele telefoon.

And that's really useful,

Erg handig, want daardoor kun je

because it lets you make an image or a map of the things around you,

de dingen om je heen in kaart brengen

aan de hand van het licht van verschillende plekken

by looking at the light coming from different spots

in the scene about you.

in je directe omgeving.

Sound is different.

Geluid is anders.

Audible sound has a wavelength that can be up to 50 feet long.

Hoorbaar geluid heeft een golflengte die tot 20 meter lang kan zijn.

And that makes it really difficult --

Dat maakt het echt moeilijk

in fact, in practical purposes, impossible -- to make an image

-- in praktische toepassingen in feite onmogelijk --

om een ​​afbeelding te maken van iets waar je echt om geeft.

of something you really care about.

Your child's face.

Zoals het gezicht van je kind.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

In plaats daarvan gebruiken we geluid om te luisteren naar zaken als toonhoogte,

and tone and rhythm and volume

toon, ritme en volume

to infer a story behind the sounds.

om een verhaal uit de geluiden af ​​te leiden.

That's Alice talking.

Hier praat Alice.

That's Bob interrupting.

Bob onderbreekt.

Silly Bob.

Gekke Bob.

So, the same is true of gravitational waves.

Hetzelfde geldt voor gravitatiegolven.

We can't use them to make simple images of things out in the Universe.

We kunnen ze niet gebruiken om eenvoudige beelden van dingen in het heelal te maken.

But by listening to changes

Maar door te luisteren naar veranderingen

in the amplitude and frequency of those waves,

in amplitude en frequentie van de golven,

we can hear the story that those waves are telling.

kunnen we het verhaal horen dat die golven vertellen.

And at least for LIGO,

In ieder geval voor LIGO

the frequencies that it can hear are in the audio band.

zijn de frequenties die het kan horen in de bandbreedte van de audio.

So if we convert the wave patterns into pressure waves and air, into sound,

Als we de golfpatronen in drukgolven in lucht omzetten, in geluid dus,

we can literally hear the Universe speaking to us.

kunnen we letterlijk het heelal tot ons horen spreken.

For example, listening to gravity, just in this way,

Door bijvoorbeeld op deze manier naar zwaartekracht te luisteren,

can tell us a lot about the collision of two black holes,

kunnen we veel leren over de botsing van twee zwarte gaten,

something my colleague Scott has spent an awful lot of time thinking about.

iets waar mijn collega Scott ontzettend lang over heeft nagedacht.

(Audio) SH: If the two black holes are non-spinning,

(Audio) SH: Als de twee zwarte gaten niet draaien,

you get a very simple chirp: whoop!

krijg je een heel eenvoudige tjilp: woep!

If the two bodies are spinning very rapidly, I have that same chirp,

Als ze zeer snel draaien, krijg je diezelfde tjilp,

but with a modulation on top of it,

maar met een modulatie erbovenop.

so it kind of goes: whir, whir, whir!

Dat geeft: wir, wir, wirrep!

It's sort of the vocabulary of spin imprinted on this waveform.

Een soort 'draai'-woordenschat geënt op deze golfvorm.

AA: So on September 14, 2015,

AA: Op 14 september 2015,

a date that's definitely going to live in my memory,

een datum die onuitwisbaar in mijn geheugen zit,

LIGO heard this:

hoorde LIGO dit:

[Whirring sound]

[Geluid]

So if you know how to listen, that is the sound of --

Voor een geoefend luisteraar is dit het geluid van --

(Audio) SH: ... two black holes, each of about 30 solar masses,

(Audio) SH: ... twee zwarte gaten, elk ongeveer 30 zonsmassa's,

that were whirling around at a rate

die rond wervelden met een snelheid

comparable to what goes on in your blender.

vergelijkbaar met wat er in je blender gebeurt.

AA: It's worth pausing here to think about what that means.

AA: Even pauzeren om na te denken over wat dat betekent.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Twee zwarte gaten, de dingen met de grootste dichtheid in het heelal,

one with a mass of 29 Suns

één met een massa van 29 zonnen

and one with a mass of 36 Suns,

en één met een massa van 36 zonnen,

whirling around each other 100 times per second

wervelen 100 keer per seconde rond elkaar

before they collide.

voordat ze met elkaar botsen.

Just imagine the power of that.

Stel je dat geweld eens voor.

It's fantastic.

Het is fantastisch.

And we know it because we heard it.

En we weten het omdat we het hoorden.

That's the lasting importance of LIGO.

Dat is het blijvende belang van LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

Het is een geheel nieuwe manier om het heelal te observeren

that we've never had before.

die we nooit eerder hebben gehad.

It's a way that lets us hear the Universe

We kunnen luisteren naar het universum

and hear the invisible.

en het onzichtbare horen.

And there's a lot out there that we can't see --

Er is veel dat we niet kunnen zien --

in practice or even in principle.

in de praktijk of zelfs in principe.

So supernova, for example:

Een supernova, bijvoorbeeld:

I would love to know why very massive stars explode in supernovae.

ik zou graag willen weten

waarom zeer massieve sterren ontploffen tot supernova's.

They're very useful;

Ze zijn zeer nuttig.

we've learned a lot about the Universe from them.

We hebben door hen veel over het universum geleerd.

The problem is, all the interesting physics happens in the core,

Maar alle interessante fysica gebeurt in de kern

and the core is hidden behind thousands of kilometers

en die kern zit verborgen onder duizenden kilometers

of iron and carbon and silicon.

ijzer, koolstof en silicium.

We'll never see through it, it's opaque to light.

We zullen er nooit doorheen kijken, want het is ondoorzichtig voor licht.

Gravitational waves go through iron as if it were glass --

Gravitatiegolven gaan door ijzer alsof het glas is --

totally transparent.

volledig transparant.

The Big Bang: I would love to be able to explore

De Big Bang: ik zou graag de eerste paar momenten

the first few moments of the Universe,

van het heelal willen onderzoeken,

but we'll never see them,

maar we zullen ze nooit zien,

because the Big Bang itself is obscured by its own afterglow.

omdat de Big Bang zelf

door zijn eigen nagloeien wordt verduisterd.

With gravitational waves,

Maar met gravitatiegolven

we should be able to see all the way back to the beginning.

kunnen we tot aan het begin terugkijken.

Perhaps most importantly,

Misschien wel het allerbelangrijkste:

I'm positive that there are things out there

ik ben ervan overtuigd dat er daar dingen zijn

that we've never seen

die we nooit hebben gezien,

that we may never be able to see

waarvan we nooit in staat zullen zijn om ze te zien,

and that we haven't even imagined --

waaraan we nog niet eens hebben gedacht --

things that we'll only discover by listening.

dingen die we alleen zullen ontdekken door te luisteren.

And in fact, even in that very first event,

Zelfs bij die eerste gebeurtenis

LIGO found things that we didn't expect.

vond LIGO dingen die we niet verwachtten.

Here's my colleague and one of the key members of the LIGO collaboration,

Hier is mijn collega,

een van de belangrijkste leden van de LIGO-groep,

Matt Evans, mijn collega aan het MIT.

Matt Evans, my colleague at MIT, addressing exactly that:

Hij legt het uit.

(Audio) Matt Evans: The kinds of stars which produce the black holes

(Audio) Matt Evans: de soorten sterren die de zwarte gaten produceren

that we observed here

die we hier observeerden,

are the dinosaurs of the Universe.

zijn de dinosaurussen van het universum.

They're these massive things that are old, from prehistoric times,

Het zijn enorme, oude dingen uit de prehistorie

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

en de zwarte gaten zijn net zoiets als dinosaurusbotten

with which we do this archeology.

waarmee wij aan archeologie doen.

So it lets us really get a whole nother angle

We kunnen nu vanuit een heel andere hoek kijken

on what's out there in the Universe

naar wat er in het heelal gebeurt.

and how the stars came to be, and in the end, of course,

Hoe de sterren ontstonden, en uiteindelijk natuurlijk

how we came to be out of this whole mess.

hoe wij tevoorschijn kwamen uit die hele rommel.

AA: Our challenge now

AA: Onze uitdaging is nu

is to be as audacious as possible.

de nodige durf aan de dag te leggen.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Dankzij LIGO kunnen we nu gevoelige detectoren bouwen

that can listen to the Universe,

die naar het universum kunnen luisteren,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

naar het ruisen en het tjilpen van de kosmos.

Our job is to dream up and build new observatories --

Onze taak is het om te dromen en nieuwe observatoria te bouwen --

a whole new generation of observatories --

een hele nieuwe generatie van observatoria --

on the ground, in space.

op de grond en in de ruimte.

I mean, what could be more glorious than listening to the Big Bang itself?

Ik bedoel, wat is er roemvoller dan naar de Big Bang zelf te luisteren?

Our job now is to dream big.

Onze taak is nu om groots te dromen.

Dream with us.

Droom met ons.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)