Rygter: LIGO har målt flere tyngdebølger

Da det midt i februar blev annonceret, at forskere fra LIGO-observatoriet i USA havde målt tyngdebølger, skabte det vild eufori. For første gang i verdenshistorien var det lykkedes at måle de bittesmå krusninger i rumtiden, som man har ledt efter i 40 år.

Målingerne kræver usandsynligt følsom teknologi og kan alligevel kun måles fra Jorden, når der er tale om ekstremt voldsomme kosmiske kollisioner. Kollisionen af de to sorte huller, som var baggrund for verdenssensationen lidt tidligere på året, udstødte eksempelvis 50 gange så meget energi som alle stjerner i hele universet – på én gang. Alligevel svarer effekten kun til en tusindedel af diameteren af en atomkerne, når den rammer Jorden.

Nu er det måske lykkedes igen; i hvert fald løber rygterne endnu engang afsted i vild galop. Denne gang om at LIGO skulle have lavet endnu en måling af tyngdebølger i december måned, blot tre måneder efter den første måling.

»Det er på rygteniveau lige nu. Det er stadig ikke bekræftet, at der er et signal mere, men der er i hvert fald tegn på det,« siger seniorforsker ved DTU Space, Søren Brandt.

Også astrofysiker Thomas Tauris, som arbejder ved Universität Bonn i Tyskland, har hørt rygterne.

»Ja ja, det har jeg da. Vi snakker jo sammen i miljøet, og man modtager mails fra sine kollegaer om den slags. Det er svært at kommentere nærmere på et rygte, men jeg synes, at det er meget spændende.«

LÆS OGSÅ: Hvad er tyngdebølger?

Tyngdebølger er et nyt vindue til universet

Tyngdebølgerne, svingninger i rum og tid, blev forudsagt af Einstein for 100 år siden, og selv idémanden bag troede ikke på, at fysikerne nogensinde ville kunne detektere dem.

Derfor var det juleaftenernes juleaften i fysikkens verden, da de amerikanske LIGO-forskere 11. februar annoncerede, at de havde detekteret gravitationsbølgerne fra kollisionen af to sorte huller, som kredsede om hinanden.

»Det er ligesom et nyt vindue til universet, hvor vi indtil nu kun har kunnet målet elektromagnetiske bølger, og nu kan vi pludselige måle med helt andre bølger. Det kommer til at betyde ekstremt meget og give os en helt masse nye muligheder,« sagde lektor i teoretisk partikelfysik Troels Harmark fra Niels Bohr Institutet dengang til Videnskab.dk.

LÆS OGSÅ: Fysikerne jubler: Vi har fundet tyngdebølger!

Målingen blev foretaget 14. september 2015. Men selvom der skulle gå næsten fem måneder, før det officielt blev meldt ud til offentligheden, begyndte rygterne allerede at løbe på Twitter 11 dage efter.

Og nu løber de altså igen. LIGO har, efter sigende, målt tyngdebølger fra endnu et voldsomt kosmisk sammenstød. Hvis der er tale om et nyt fænomen – for eksempel to neutronstjerner i et dobbeltstjernesystem – er det på mange måder lige så banebrydende som den første måling i september.

LIGOs målinger viser os helt nye fænomener i universet

Professor Jens Hjorth, som arbejder ved Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet, er tilknyttet LIGOs såkaldte ’follow up teams’. Han undersøger elektromagnetisk stråling på de signaler, som LIGO sender videre i systemet.

»Det var en overraskelse i sig selv, at de første målinger viste os et binært system med sorte huller i størrelsesordenen 30 solmasser, for det har man aldrig set før. Nu har de vist os ét system – hvad viser de os næste gang? De kan give os fornemmelsen af, hvilke andre typer systemer der er derude.«

Jens Hjorth og hans kollegaer har været med til at udarbejde et studie, som formentlig kommer i preprint om et par dage. Resultaterne viser, at kollisionen af de to sorte huller i den oprindelige tyngdebølge-måling ikke udsendte elektromagnetisk stråling. Det havde man nu heller ikke regnet med. Søren Brandt er i øvrigt forfatter på et andet follow up-studie, som viser, at kollisionen heller ikke udsendte gammastråler. Heller ikke det havde man regnet med.

Men LIGO kan også finde andre typer systemer, og hver gang de måler noget nyt – ja, så er det første gang nogensinde, forskerne ‘ser’ disse fænomener i universet.

Måler LIGO bølger fra et binært system med to neutronstjerner, vil det formentlig være muligt for Jens Hjorth og hans team at måle elektromagnetisk stråling – og teste flere andre teorier, som man ikke tidligere har kunnet. Men LIGO kan også måle bølger fra andre typer systemer, som vi aldrig har set før.

»Det kunne godt være en neutronstjerne og et sort hul, men vi ved ikke præcis, hvordan det vil se ud. Vi har aldrig set sådanne systemer før, men der er ingen tvivl om, at LIGO vil finde sådan nogle også. Så må vi se, hvordan de ser ud – det er sådan lidt wild west,« siger Jens Hjorth.

Samarbejdspartnere hjælper LIGO med at måle tyngdebølgernes position

Rygterne om de nye målinger stammer blandt andet fra en artikel af nyhedsmediet New Scientist, som 8. februar 2016 skrev, at de havde gennemgået de officielle observations-logfiler for European Southern Observatory (ESO) i Chile.

ESO er et af de 75 observatorier, som har et samarbejde med LIGO. Samarbejderne er nødvendige for LIGO, fordi observatoriet med sine ‘kun’ to detektorer, en i Washington og en i Livingston, på nuværende tidspunkt ikke kan bestemme særligt præcist, hvor målinger af eventuelle bølger stammer fra. Du kan læse mere om LIGO i faktaboksen til højre.

Når der senere i 2016 kommer en tredje detektor, kan målingerne snævres meget mere ind. Indtil da får LIGO hjælp af andre observatorier, som indirekte kan være med til at stedbestemme bølgernes oprindelse ved at måle på mere ’almindelige’ fysiske fænomener i nærheden af gravitationsbølgerne.

»New Scientist skrev, at de kunne se, at observatoriet i Chile (ESO) havde afbrudt deres observationer i december,« siger Søren Brandt og fortæller, at det kan betyde, at LIGO har udsendt besked til ESO om, at der er tikket et signal ind, de skal måle på.

LIGO har mindst tre gange testet signaler hos ESO

ESO hjælper LIGO ved at måle på eventuelle lysglimt, der kan have ledsaget gravitationsbølgerne. Godt nok er resultaterne af disse søgninger hemmeligholdt – men optegnelserne over, hvor og hvornår de har fundet sted, er til gengæld offentligt tilgængelige.

Det er disse logfiler, som New Scientist har gennemgået. Her har de fundet, at LIGO mindst tre gange har testet signaler hos ESO.

»De beskeder, som LIGO udsender, er hemmelige. Men de indgår i en lang liste af beskeder, som alle har et nummer, og listerne er offentlige. Der kan man så se, at der simpelthen er nogle af tallene i rækken, der mangler, fordi indholdet er hemmeligt,« forklarer Søren Brandt og fortsætter:

»Det betyder ikke, at der har været en gravitationsbølge – det kan jo vise sig, at det har dækket over en falsk alarm. Fordi de har bidt mærke i, at der er nogle, der mangler i december, behøver det ikke være sandt. Der er noget, der tyder på det, men der er ingen statsgaranti.«

LIGO er kendt for at sende falske signaler

LIGO har ledt efter tyngdebølgerne i 40 år og er naturligvis ikke interesserede i, at andre løber med æren for deres arbejde. Derfor har de underlagt alle deres samarbejdspartnere en stram tavshedsklausul på målinger af tyngdebølger – tavshedsklausulen gælder for de første fire af slagsen. Såfremt det skulle være lykkedes LIGO at lave en ny tyngdebølge-måling, er det altså ikke tilladt for nogle af deres samarbejdspartnere at videregive denne information.

LIGO er desuden kendt for at sende falske signaler gennem detektorerne for at teste systemerne – hvilket selvfølgelig også har den effekt, at det skaber et ekstra røgslør omkring målingerne. Derfor er der ingen garanti for, at et signal faktisk er ægte, og om det er tilfældet eller ej, ved selv ikke samarbejdspartnerne, før der kommer en officiel melding fra LIGO.

Professor Johan Fynbo fra Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, er en af de forskere, som er med i en sådan samarbejdsaftale. Med Det Nordisk Optiske Teleskop på La Palma hjælper han LIGO-forskerne med at lede efter lys fra de kosmiske katastrofer, som skaber tyngdebølgerne.

Han vidste derfor godt, at der havde været et signal i september måned. Hvis han ved, om det samme gør sig gældende for december måned, må han selvfølgelig ikke sige det.

»Det foregår på den måde, at vi underskriver nogle kontrakter om, at vi skal tie stille. Mod at gøre det, får vi besked på, når der kommer et signal – men vi ved så ikke, om det er rigtigt eller falsk signal. Vi vidste derfor godt, at de havde udsendt besked i september om, at der var en måling, men vi vidste ikke, om den var rigtig.«

Måling af gravitationsbølger i september var »fantastisk heldigt«

Mange forskere troede i september måned, at der, igen, var tale om en test. Især fordi LIGO på daværende tidspunkt kun lige var begyndt at måle igen efter at have gennemgået en fem år lang opgradering.

Detektorerne var sat til at starte op igen 18. september 2015. De sidste par uger inden da havde forskerne imidlertid valgt at tænde for apparaterne for at sikre sig, at det hele kørte, som det skulle. Fire dage før showstart tikkede de afgørende resultater ind: verdens første måling af tyngdebølger.

»Det er da lidt fantastisk, for den opdagelse, man gjorde, skete faktisk i virkeligheden, før man officielt tændte for instrumentet. Hvor heldig kan man være?« spørger Søren Brandt retorisk.

Heldet svømmer næsten over, hvis man nu skal til at forestille sig, at LIGO allerede tre måneder senere, i december 2015, målte et nyt tyngdebølge-signal. Men det ér faktisk ikke usandsynligt.

Nye målinger af tyngdebølger er ikke usandsynligt

Siden den officielle udmelding har verdens forskere forsøgt at lave udregninger og modeller på, hvor ofte vi kan forvente at se målinger på tyngdebølger fremadrettet. Selvom det måske umiddelbart lyder voldsomt, at LIGO skulle have gentaget den banebrydende måling allerede få måneder efter den første af slagsen, kan det godt være plausibelt, fortæller Søren Brandt.

»Man har nogle forudsigelser om, hvor mange events der burde være, og med den følsomhed man har nu, har de optimistiske vurderinger været, at man måske kan se 10 om året,« siger Søren Brandt og fortsætter:

»Hvis du forestiller dig, at du stiller dig ud på en øde landevej, hvor der skal køre 10 biler forbi i timen, og den første så allerede kommer efter mindre end et minut … Ja, så har du nok svært ved at forestille dig, at den næste ikke kommer i hvert fald inden for den næste halve time.«

Professor Niels Obers, som arbejder med teoretisk partikelfysik og kosmologi på Niels Bohr Institutet, finder det også meget sandsynligt, at LIGO-forskerne har målt tyngdebølger igen.

»Det vil ikke forbavse mig, for det, at de var i stand til at se tyngdekraftsbølger så hurtigt efter opgraderingen, tyder på, at chancen for, at man kan jagte og finde dem igen, er virkelig stor. De skulle jo ikke ligefrem vente længe på det.«

»Man skal ikke råbe ulv mange gange, før folk holder op med at tro på det«

Men hvorfor går LIGO egentlig så meget op i at holde deres målinger hemmelige, når verden tydeligvis er så ivrig efter at få kendskab til dem? Først og fremmest er der tale om en helt klassisk Peter og Ulven-taktik, fortæller Søren Brandt.

»Før man går ud og offentliggør den slags, skal man tjekke, at der ikke er tale om et falsk signal. Det kunne teoretisk set være støj fra en lastbil, der kørte forbi på det tidspunkt – det er det nok ikke, for de har tusindvis af ting, de måler, for at udelukke støj, men altså; i teorien. Den dataanalyse er meget kompliceret, og man skal være 100 procent sikker, før man går ud med det,« siger han og fortsætter:

»Man skal ikke råbe ulven kommer ret mange gange, før folk holder op med at tro på det.«

Derudover understreger han den helt primitive akademiske konkurrence, der ligger i at holde sine kort tæt på kroppen.

»Hvis du bruger en masse tid og penge på at bygge noget, så vil du også være sikker på, at det er dig og dit team, som kan få den maksimale glæde ud af de data.«

Vi kan godt regne med flere signaler fra LIGO

Da Videnskab.dk spørger professor Jens Hjorth, om han anser det for sandsynligt, at LIGO snart laver nye målinger af tyngdebølger, lyder det kontante svar:

»Det kan du lige bande på. Vi kan godt regne med, at der kommer flere signaler fra dem.«

Om der er tale om den ægte vare igen i denne omgang, finder vi nok først ud af om nogle måneder.

Videnskab.dk har været i kontakt med flere forskere, som giver udtryk for at nære tiltro til, at det er tilfældet – men selv hvis de reelt vidste det, måtte de selvfølgelig ikke sige det. Tilbage er blot at væbne sig med tålmodighed, indtil LIGO forhåbentlig igen har gode nyheder til os.