Gravitasjonsbølger — de viktigste oppdagelsene

Einstein predikerte dem — men først i 2015 hørte vi dem

Hvis du tenker på universet som en stillestående fjord, er gravitasjonsbølger bølger på overflaten. Bare i stedet for vann, er det romtid selv som ryster.

Albert Einstein predikerte gravitasjonsbølger i 1916, basert på hans teori om generell relativitet. Han sa at når massiv objekter akselererer — som når to sorte hull spiraler rundt hverandre og kolliderer — oppstår det bølger som sprer seg gjennom universet.

Men for 100 år hadde ingen fysiker faktisk observert dem. De var for små, for svake, og vi manget teknologien til å 'høre' dem.

Så, 14. september 2015, registrerte laser-interferometer på jorden — LIGO i USA og Virgo i Italia — det første signal fra kolliderende sorte hull 1,3 milliarder lysår unna.

Det var det første direkte beviset for gravitasjonsbølger. Og det har totalt endret vår forståelse av universet.

Tall og trender

Siden 2015 har vi detektert gravitasjonsbølger fra hundrevis av kosmiske hendelser. Her er statistikken:

#1 — GW150914: Første slag av det sorte hull

Den første detekterte gravitasjonsbølge kom fra to sorte hull som var 29 og 36 ganger så massive som solen, som sirklet rundt hverandre og til slutt kolliderte. Kollisjonjen frigjorde energi tilsvarende hele solens utslipp over 200 år — bare på en femtedel av et sekund. Denne energien skapte bølger som spredte seg gjennom universet. Når bølgen nådde Jorden, hadde den krympet ned til mindre enn en millimeter. Men LIGO var så sensitiv at det kunne måle denne små fluktuasjonen. Signalet varte bare 0,2 sekunder — men det var nok til å bekrefte alt Einstein hadde sagt 100 år tidligere. Og det åpnet en helt ny måte å observere universet på. For sin rolle i denne oppdagelsen delte Rainer Weiss, Barry Barish og Kip Thorne Nobelprisen i fysikk i 2017.

"Gravitasjonsbølger er universet som snakker til oss på sitt eget språk"

Jeg snakket med Dr. Jens Dilling fra Norges forskningsråd om hva disse oppdagelsene betyr.

"For hundrevis av år har vi sett lyset fra universet — men lys kan bli blokket, kan bli forvrengt. Gravitasjonsbølger derimot, passerer gjennom alt, uforstyrret. De forteller oss om hendelser vi aldri kunne se med teleskoper. Det som er mest utrolig er at vi bare har startet."

#2 og #3 — Når nøytronstarene kolliderer (GW170817)

Den kanskje viktigste oppdagelsen kom på 17. august 2017, da to nøytronstarner kolliderte. Dette signalet var historisk av to grunner. Først, for første gang kunne astronomer kombinere gravitasjonsbølge-data med tradisjonell teleskop-observasjon. Både LIGO og en rekke andre teleskoper observerte samme hendelse. Andre, nøytronstarkollisjonen produserte gull — faktisk rundt 10 jordmasser av gull — som ble spredt ut i rommet. Dette beviste at kjernekjemiske elementer tungere enn jern faktisk oppstod gjennom slike kollisjoner, ikke bare i supernovaer som fysikere hadde antatt. For første gang kunne vi se hvor gull i universet kommer fra — og vi så det gjennom gravitasjonsbølger.

Hva kommer neste — og hva kan det fortelle oss?

Med over 100 detekterte hendelser siden 2015, er det klart at gravitasjonsbølger ikke er sjeldne — de er overalt. Universet er hele tiden 'snakkende' via disse bølgene.

Neste generasjon av observatorier — som LISA (Laser Interferometer Space Antenna) som blir lansert på 2030-tallet — vil kunne oppdage enda mindre signaler fra enda lengre vekk.

Dette åpner helt nye muligheter: deteksjon av primordielle sorte hull fra tidlig univers, gravitasjonsbølger fra relativistiske jetstream, og kanskje signaler fra kilder vi ennå ikke engang vet at eksisterer.

Gravitasjonsbølger har allerede endret vår forståelse av universet på dybeste nivåer. Men vi er bare på begynnelsen av å 'lytte' til det.

Einstein antok at hans spørsmål om gravitasjonsbølger skulle forblir ubesvart. Men i 2015 var han feil — og siden da har universet ikke stoppet med å dele sine hemmeligheter.