Vi testet gravitasjonsbølgedetektor – verdt pengene?

Da vi prøvde å detektere rommet selv

Gravitasjonsbølger er rimpel i romtid – de oppstår når massive objekter akselererer, som når to sorte hull kolliderer. Einstein spådde dem i 1916, men de ble først påvist eksperimentelt i 2015, 100 år senere. Første påvisning ga Nobelprisen i 2017. I dag kan en hobbyist, via LIGO, få tilgang til dataene og selv søke etter gravitasjonsbølger.

Som en som har brukt hundrevis av timer på hobbyastronomi, tenkte jeg – hvorfor ikke prøve? Jeg investerte i kursmateriale, downloadet LIGOs offentlige data, og begynte.

Dette er min rapportasj on fra tre måneder med forsøk på å forstå gravitasjonsbølger som en hobbyist, og om det var verdt innsatsen.

Forstå gravitasjonsbølger

Gravitasjonsbølger er uendelig små – når den første passerte Jorden i 2015, utvidet og kontraherte den rommet omkring oss med mindre enn en milliondel millimeter. For å detektere det, må du ha en interferometer så sensitiv at den måler denne variasjonen.

LIGO bruker to lange armer med laser sendt ned dem. Når en gravitasjonsbølge passerer, forlenges den ene armen mikroskopisk mens den andre forkortes. Det endrer hvordan laserkrystallingene interfererer. Denne interferensen kan måles elektronisk.

Problemet er at alt annet forstyrrer også: jordskjelv, mennesker, vind, til og med månen. LIGO må filtreres gjennom software. For en hobbyist betyr det å lære statistikk og signalbehandling på akademisk nivå – ikke enkel hobbyastronomi.

Praksisen: Data, grafer, og frustrasjon

Jeg downloadet LIGOs offentlige dataset – omkring 10 gigabyte. Jeg lærte Python-programmering for å analysere data. Jeg brukte biblioteker som numpy og scipy til å enkode, filtrere og analysere signaler.

De første ukene var frustrerende. Jeg så grafer som likte rampete – som signaler – men jeg anen ikke om de var ekte gravitasjonsbølger eller støy. LIGO gjør dette gjennom statistiske metoder, men å implementere dem selv krever forståelse.

Rundt uke tre gjennomgikk jeg et gjennombrudd. Jeg fant et signal som likte en gravitasjonsbølge. Jeg sjekket det mot kjente hendelser, og ja – det var en echokopi av GW190814. Jeg hadde selv detektert en gravitasjonsbølge fra sofaen min. Det var fantastisk.

Tall og trender

LIGO har registrert omkring 90+ gravitasjonsbølgehendelser siden 2015. Omkring halvparten har signal-til-støy-forhold som gjør at en hobbyist kan detektere dem selv. Prisen for tilgang til data er gratis – kun tiden din og læring påkrevd.

Er det verdt pengene og tiden?

Verdt: Ja, hvis du elsker fysikk og er villig til å investere 2-3 måneder. Det du lærer – signalbehandling, Python, statistikk – er verdifull både for karriere og personlig tilfredsstille. Og å finne en hendelse fra hjemmet ditt er fenomenal.

Ikke verdt: Nei, hvis du forventer det skal være som å se Saturn gjennom teleskop. Dette er abstrakt og krever mye læring. Du vil aldri direkte 'se' en gravitasjonsbølge – du analyserer data. Frustrasjonrisikoen er høy hvis du ikke er komfortabel med matematikk.

Min konklusj on: For hobbyister med interesse for fysikk og programmering ville jeg anbefalt det absolutt. For noen nysgjerrig men ikke villig til å bli en semesterkurs, ville jeg sa vente. Men hvis du har tiden og gjeringen, er det en av de mest unike hobbyopplevelser du kan ha.

Hva trenger du for å komme i gang?

Du trenger: Datamaskin med Python, interesse for fysikk og matematikk, og tid. LIGO tilbyr fritt tilgjengelige data og tutorials (LOSC – LIGO Open Science Center). Bøker og online kurs om signalbehandling hjelper.

Jeg anbefalt å begynne med gratis kurs på Coursera eller MIT OpenCourseWare om signalbehandling. Deretter lese om LIGO-detektoren spesifikk. Da du har grunnlag, kan du dumpe ned data og eksperimentere.

Det finnes også en community av hobbyister som analyserer data. Å kontakte dem – via GitHub eller nettfora – kan gi retning og motivasj on når prosessen blir vanskelig. Og det vil bli vanskelig. Men belønningen – å finne gravitasjonsbølger selv – er uovertruffen.