Gravitasjonsbølgene til Einstein oppdaget

Nøyaktig hundre år etter lanseringen av den generelle relativitetsteorien har vi for første gang klart å måle gravitasjonsbølgene som Albert Einstein forutså.

Enorme dimensjoner over LIGO laboratoriet i Livingston, Louisiana, USA. Bilde: LIGO/Caltech.

11. februar 2016 vil være en merkedag innen fysikken og astronomien, dagen alle har ventet på. Bekreftelsen på at gravitasjonsbølger eksisterer kom fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA.

Ryktene har gått i flere måneder. Allerede i november ble det twitret om at det foregikk «peer reviews» av banebrytende resultater fra nettopp LIGO. Peer review er når andre forskere blir bedt om å gjennomgå en rapport for å avvise eller bekrefte funn. Innen vitenskapen sprer ryktene raskere enn i kjendispressen når store ting er på gang…

Gravitasjonsbølger er ørsmå forstyrrelser i verdensrommet fra ekstreme hendelser som kollisjoner mellom sorte hull. Bølgene sprer seg gjennom rommet med lysets hastighet mens de strekker og presser ørlite på selve verdensrommet (spacetime) når de passerer. I over 50 år har forskere vridd hodene sine for å måle disse bølgene. Først med laserteknologien begynte forskerne å se en løsning.

LIGO består av to målestasjoner på ulike steder i USA. På hver målestasjon blir en laserstråle splittet i to stråler med 90 graders vinkel. Disse strålene blir sendt frem og tilbake mellom speil i en fast nøyaktig avstand på flere kilometer. Hvis den ene laserstrålen kommer tilbake med en ørliten forsinkelse kan dette skyldes at en gravitasjonsbølge har strukket rommet i den retningen.

De to målingene fra 14. september. Bilde: LIGO/Caltech.

Den 14. september i 2015 skjedde nettopp dette: Begge målestasjonene fanget opp den samme bølgen, men den ene syv millisekunder etter den andre. Dermed kunne forskerne ikke bare anslå massen og energien som utløste bølgen, men også at den kom fra ett eller annet sted på sørhimmelen. I følge LIGO har det sannsynligvis vært to svarte hull hver på rundt 30 ganger solens masse som kolliderte for 1,3 milliarder lysår siden.

De sorte hullene hadde hver en fart på rundt halvparten av lysets hastighet i selve kollisjonsøyeblikket, etter å ha sirklet rundt hverandre i en stadig tettere ‘dødsdans’. Det mest oppsiktsvekkende er kanskje likevel at signalet som LIGO oppfanget stemmer meget godt med det det mønsteret Einsteins ligninger forutser, med sterkt økende frekvens rett før kollisjonen, se figur. Målingen er dessuten den første noensinne gjort av sorte hull direkte, det vil si av energi sorte hull selv har sendt ut.

Einsteins ekvivalensformel forklart. Kilde: Wikipedia Commons.

For å produsere den gravitasjonsbølgen som passerte i september, har forskerne regnet ut at masse tilsvarende 3 soler har blitt konvertert til gravitasjonsbølger i brøkdelen av et sekund. Anslaget på 3 solmasser er en direkte utregning av Einsteins formel E = mc2 . Dette ga i kollisjonsøyeblikket en maksimal utstråling tilsvarende 50 ganger den samlede energiutstrålingen i hele det synlige universet!

Det gikk ikke mange ukene fra vi i begynnelsen av august omtalte oppgraderingen av LIGO som «Radio Einstein» til de første gravitasjonsbølgene ble målt. Det planlegges nå en rekke nye slike målestasjoner rundt om i verden. I tillegg skjøt europeiske ESA nylig ut sonden LISA Pathfinder som den første forsøksmodulen i rommet for å bygge en målestasjon også i bane rundt jorden.

Inntil nå har synlig lys og annen elektromagnetisk stråling fra rommet vært vår eneste kilde til kunnskap om universet. For første gang har menneskeheten klart tenke seg frem til, for så å måle og tolke en helt annen energikilde i verdensrommet. Dette skjer bare 400 år etter at Galileo Galilei rettet det første teleskopet mot himmelen. Resultatene fra LIGO betyr derfor noe langt mer enn enn bare et «pling» fra to målestasjoner og teoriene til en gammel gubbe. De som vil satse pengene på en nobelspris i fysikk til LIGO vil sannsynligvis måtte regne med svært beskjedne odds.

Spesialmagasin fra Astronomy.com om oppdagelsen finner du her.

 Kolliderende sorte hull. NASA

Dette innlegget ble publisert i Universet og merket med , , , . Bokmerk permalenken.

Hva mener du? Del og kommenter:

Loading Facebook Comments ...