Einstein stelde dat alle objecten op dezelfde manier vallen. En hij lijkt het opnieuw bij het juiste eind te hebben.
Einsteins beroemde algemene relativiteitstheorie stelt dat alle objecten – ongeacht hun massa of samenstelling – op dezelfde manier vallen. Natuurlijk is die aanname al talloze malen getest. Hier op aarde, maar ook op andere plekken in ons zonnestelsel. En elke keer bleek Einstein gelijk te hebben. Een hamer en veer vallen met dezelfde versnelling op de maan. En als je een heel zware en lichte kanonskogel op hetzelfde moment van een toren laat vallen, raken ze tegelijkertijd de grond. En onderzoekers hebben zelfs aan kunnen tonen dat de aarde en maan op dezelfde manier naar de zon toe vallen.
Alternatieve theorieën
Maar alle aangehaalde voorbeelden betreffen voorwerpen met een – relatief – geringe zwaartekracht. En dus bleef er ruimte voor alternatieve zwaartekrachtstheorieën die stellen dat Einsteins theorieën heel leuk en aardig zijn, maar niet opgaan in het geval van objecten met een extreem sterke zwaartekracht. Denk bijvoorbeeld aan neutronensterren. Dergelijke objecten zouden volgens die alternatieve zwaartekrachtstheorieën anders vallen dan objecten met een geringe zwaartekracht. Lang waren onderzoekers niet in staat om de valbeweging van dergelijke extreme objecten te bestuderen en vergelijken. Maar daar is nu verandering in gekomen. En opnieuw druipen de bedenkers van alternatieve zwaartekrachtstheorieën af: Einstein heeft het namelijk bij het juiste eind.
Neutronenster
Die conclusie trekken onderzoekers in het blad Nature nadat ze hun blik richtten op een drievoudig stersysteem op 4200 lichtjaar van de aarde. Het systeem werd in 2012 ontdekt en bestaat uit een neutronenster en een witte dwerg die er 1,6 dagen over doen om rond elkaar heen te cirkelen en samen ook nog eens in een baan van 327 dagen om een andere, wat verder verwijderde, witte dwerg draaien. Als de alternatieve zwaartekrachtstheorieën het bij het juiste eind hadden, zouden de neutronenster en witte dwerg die in 1,6 dagen tijd om elkaar heen cirkelen elk op een andere manier naar die verder van hen verwijderde witte dwerg vallen. “We hebben dit getest door de neutronenster te volgen,” vertelt onderzoeker Anne Archibald. “De neutronenster, een millisecondepulsar, gedraagt zich als een klok: hij wentelt 366 keer per seconde om zijn as en bundels radiogolven roteren mee. Ze zwaaien met regelmatige tussenpozen als een kosmische vuurtoren over de aarde en produceren pulsen. We hebben deze radiopulsen gebruikt om de beweging van de neutronenster te volgen.” Archibald en collega’s volgden de neutronenster maar liefst zes jaar lang en gebruikten daarvoor onder meer de Westerbork Synthese Radiotelescoop in Nederland. “We kunnen elke puls van de neutronenster nagaan sinds het begin van onze waarnemingen. En zijn locatie weten we tot op een paar honderd meter nauwkeurig. We weten daarom heel precies waar de neutronenster is geweest en waar hij naartoe gaat. Als de neutronenster anders zou vallen dan de witte dwerg, zouden de pulsen op een ander tijdstip aankomen dan verwacht.”
Ontkrachten
Het onderzoek wijst uit dat een eventueel verschil tussen de versnelling van de neutronenster en de witte dwerg zo klein is dat het niet te detecteren is. “Als er al een verschil is, is het niet meer dan drie op een miljoen,” vertelt onderzoeker Nina Gusinskaia. “En dat is heel erg weinig. We ontkrachten hiermee een deel van de alternatieve zwaartekrachttheorieën.”
Is de kous daarmee af? Natuurlijk niet. Onderzoekers zullen Einstein blijven uitdagen. En dankzij steeds betere instrumenten kunnen we de komende jaren wat dat betreft ons hart ophalen. “De toekomstige grootste radiotelescoop ter wereld, de Square Kilometre Array, zal naar verwachting de meeste detecteerbare pulsars in onze Melkweg vinden, waaronder tien keer zoveel millisecondepulsars als nu bekend zijn,” vertelt onderozeker Jason Hessels. “Onder deze nog niet ontdekte systemen kunnen zich nog meer bijzondere systemen schuilhouden die ons helpen om het heelal beter te begrijpen: ongewone dubbelsterren, andere drievoudige systemen of een pulsar in een baan rond een zwart gat. Misschien kunnen deze sterren ons een eerste blik op een theorie voorbij die van Einstein bieden.”
