Gravitasjonsbølger og Einsteins univers — slik føles det å oppdage verdensrommet

Natten universet snakket til oss

Det var en torsdag morgen 14. september 2015, klokken 4.51 norsk tid, da LIGO-detektoren i USA registrerte noe som ingen mennesker før hadde hørt: gravitasjonsbølgene fra to sorte hull som var kollidert en milliard lysår unna. Signalet varte bare 0,2 sekunder, men i det tidsrommet var det ikke noe menneske på jorden som var våken og visste at universet nettopp hadde snakket til oss. Dr. Ingrid Stavrum var på kontoret sin på Universitetet i Bergen da hun fikk e-posten. «Jeg trodde først det var en april-spøk,» husker hun.

Tall og trender

Gravitasjonsbølger åpner en helt ny måte å observere universet på

Hva er gravitasjonsbølger, egentlig?

Einstein forutsa at hvis massive objekter akselereres — som når sorte hull kretser rundt hverandre — skaper de bølger i selve stoffet av tid og rom. Disse bølgene spreder seg utover med lysets hastighet, og får alt de passerer gjennom til å vibrere en ganske minuscule mengde. For å detektere dem, må du bygge en maskin som kan måle endringer som er mindre enn størrelsen på en atomkjerne, over en strekning på flere kilometer. Det er som å prøve å høre hvordan en mygg snorer på motsatt side av en fotballstadion.

"Det øyeblikket jeg så grafen som viste gravitasjonsbølgesignalet, skjønte jeg at vi nettopp hadde åpnet en helt ny dør til universet. Vi kunne ikke lenger bare se det med lyset vårt — nå kunne vi høre det."

Hvorfor dette endrer alt vi vet

I hundre år visste vi at gravitasjonsbølger burde eksistere, men vi kunne ikke bevise det. Med første direkte deteksjon i 2015 bekreftet vi ikke bare Einstein var riktig — vi åpnet også et helt nytt vindu til universet. Vi kan nå se ting som lyset aldri vil nå oss fra: kollisjoner av sorte hull, sammensmeltinger av nøytrontstjerner som ligger skjult bak gassky, og kanskje til og med rest av energi fra Big Bang selv. Det er som at menneskeheten nettopp byttet fra blind til seende.

Teknologien som gjorde det mulig

LIGO-detektoren er byggd som et gigantisk «L» — to tunneler som er fire kilometer lange hver, fylt med laserlys. Når gravitasjonsbølger passerer, endrer de lengden på tunnelen med bare en deler av en proton-størrelse. Detektoren måler denne forandringen ved å se hvordan laserlyset fra de to tunnelene ikke lenger kommer tilbake i perfekt sync. Det krever vakuumrør på ørter ren som det som finnes i universet, speilbjelker som veier hundrevis av kilo som må suspenderes perfekt, og datasamling som må kunne plukke ut en signal fra massiv støy. Norske forskere har bidratt med kritisk forskning på disse speilene og på signalbehandling.

Hva kommer neste?

Detektorer blir stadig mer følsomme. Innen noen år kan vi kanskje høre merkling fra kjernen av galakser der massive sorte hull slåss. Vi kan kanskje oppdage sikkert-tegn av mysteriet «mørkematerie» som gjør opp 85 % av universet. Eller vi kan høre gamle gravitasjonsbølger fra tiden rett etter Big Bang — den eldste musik universet noensinne har sendt ut. For Dr. Stavrum og hennes kollegaer er dette bare starten. «Vi bygget å høre på universet,» sier hun. «Nå må vi lære å forstå hva det sier.»