Gravitasjonsbølger: Slik gjør du deg klar for kosmisk lytting

Einsteins store forutsigelse

I 1916 forutsa Albert Einstein noe helt fantastisk: gravitasjonsbølger. Dette er små rippel i selve romtiden, skapt når massive objekter som stjerner og sorte hull kolliderer. I over 100 år søkte fysikere etter disse uhørlige bølgene uten å finne dem. Det var først i 2015 at det amerikanske observatoriet LIGO endelig oppdaget dem direkte. Denne oppdagelsen var så viktig at de amerikanske fysikerne som stod bak mottok Nobelprisen i fysikk i 2017. Siden da har vitenskapen akselerert utenfor all forventning.

Tall og trender

Siden 2015 har LIGO og dets europeiske partner Virgo detektert over 100 gravitasjonsbølgehendelser. Hvert år finner forskerne flere nye signaler, ofte fra kollisjonene av to sorte hull milliarder av lysår unna. Hastigheten på disse bølgene er nøyaktig lysets hastighet, som Einstein forutsa. De små rippelene er så små at de deformerer rommet med mindre enn en protondiameter – men instrumentene våre er sensitive nok til å måle dette. Fra 2015 til 2024 har deteksjonsraten økt fra en-to per år til omkring femten per år.

Hvordan oppstår gravitasjonsbølgene

Gravitasjonsbølger oppstår når massive objekter akselererer og forandrer romtiden omkring seg. Et godt eksempel er to sorte hull som kretser rundt hverandre i en dødsiral. Når de blir nærmere og nærmere, akselererer de mer og mer, noe som skaper sterkere og sterkere gravitasjonsbølger. Like før de kolliderer, er akselerasjonen så enorm at bølgene som sendes ut er detekterbare selv på Jorden. Det samme skjer når to nøytronstjerner kolliderer – faktisk kan disse kollisjonene skape tungere elementer som sprutes ut i rommet. Disse bølgene forplanter seg utover i alle retninger med lysets hastighet, og noen av dem når Jorden etter milliarder av år.

LIGO og deteksjonsteknologien

LIGO-observatoriene bruker laserlys for å måle gravitasjonsbølger. To lange laserkryss er orientert i rett vinkel med hverandre, hver omkring 4 kilometer lang. Når en gravitasjonsbølge passerer, deformeres rommet så litt at avstanden i den ene armen blir litt kortere mens den andre blir litt lengre. Dette skaper et interferansemønster i laserlyset som instrumentet kan registrere. Det er utrolig følsomt – det kan måle en endring på mindre enn en tusen-delmillion meter! Å oppnå denne følsomheten krever at instrumentet befinner seg i et vakuum og isoleres fra vibrasjoner fra omgivelsene.

"Gravitasjonsbølger lar oss «lytte» til universet på en helt ny måte. Vi hører ikke med ører, men med instrumenter som er milliarder ganger mer sensitive enn det menneskelig øre noensinne kunne bli."

Slik følger du med på oppdagelsene

Hvis du vil følge med på gravitasjonsbølgedetekconer, finnes det flere måter å gjøre det. LIGO og Virgo publiserer alle sine funn online på Gravitational Wave Open Science Center. Der kan du se diagrammer over hver deteksjon og høre lydene av det som er «oversatt» fra de elektriske signalene. Du kan til og med deltake i crowdsourcing-prosjekter som Zooniverse hvor du hjelper til med å klassifisere bølger. Hvis du ønsker å lære mer grundig, finnes det gratis kurs på nett fra universiteter og NASA. Og hvis du blir virkelig interessert, kan det være verdt å besøke et av LIGO-observatoriene, hvor de nå tilbyr rundturer for allmennheten.

Fremtiden for gravitasjonsbølgeforskning

Fremtiden for gravitasjonsbølger er oppsluppet. LIGO og Virgo planlegger betydelige oppgraderinger som vil gjøre dem enda mer sensitive. Et japansk observatorium kalt KAGRA har nylig blitt operativt, og fra 2030 ventes det at et europeisk observatorium kalt Einstein Teleskopet vil åpne. Med flere observatorer kan vi pinpointe kilder med større presisjon og få bedre tredimensjonale «bilder» av hva som skjer. Noen fysikere drømmer om et rombasert observatorium som kunne oppdage bølger fra helt andre kilder, kanskje til og med fra Big Bang selv. Gravitasjonsbølgene har åpnet et helt nytt vindu til universet, og vi er bare i begynnelsen.