Gravitations-bølger: Ny opdagelse er mere overraskende end Higgs

Indrøm det bare.

Da Higgs-partiklen blev påvist i 2012 vakte det overskrifter og forskerjubel verden over – og den lille elementarpartikel fik endda øgenavnet Gudepartiklen.

Men ifølge flere fysikere var fundet af Higgs-partiklen ikke nær så overraskende, som det fund, amerikanske forskere kunne annoncere forleden – nemlig at de havde målt signaler, som rækker helt tilbage til universets fødsel for omkring 14 milliarder år siden.

»Hvis det viser sig at være sandt, er denne her opdagelse meget mere overraskende end Higgs-partiklen. Det lå slet ikke i kortene, at man ville være i stand til at lave den slags målinger nu,« siger professor Helge Kragh, som er fysiker og videnskabshistoriker ved Aarhus Universitet.

LÆS OGSÅ: Forskerne svarer på stort og småt om årets astro-gennembrud

Opdagelsen kom bag på fysikerne

De urgamle signaler, som forskerne mener at have målt, er såkaldte gravitationsbølger – det vil sige tyngdebølger, der udfolder sig som krusninger i rumtiden. Disse bølger er også blevet beskrevet som 'de første rystelser af Big Bang.’

Professor i fysik Steen Hannestad er enig i, at de nye målinger af 'Big Bangs første rystelser' kommer som en langt større overraskelse end fundet af Higgs-partiklen.

»De fleste havde ventet, at det ville lykkes at finde Higgs-partiklen. Men det her kommer virkelig bag på folk – der er et langt større overraskelsesmoment i opdagelsen,« siger Steen Hannestad, som er professor ved Institut for Fysik og Astronimi på Aarhus Universitet.

Opdagelsen giver grund til optimisme

At der er tale om en uventet opdagelse, er imidlertid ikke negativt, mener professor Helge Kragh.

»I de senere år har man snakket meget om, at der ikke var flere overraskelser tilbage i grundvidenskaben. Selvom denne her overraskelse er i overensstemmelse med teorierne, så synes jeg, at det er positivt, at vi fortsat kan blive overraskede.«

»Det giver grund til en form for optimisme; at de ting vi ikke ved om naturen – dem skal vi nok finde ud af,« siger Helge Kragh.

Fra teorien til eksperimentelle beviser

Hvis det viser sig, at de amerikanske forskere virkelig har målt gravitationsbølger fra universets oprindelse, så kan de urgamle bølger sammen med Higgs-partiklen skrive sig ind i historien over opdagelser, som i første omgang blev forudsagt rent teoretisk - og først langt senere blev bevist eksperimentelt.

Higgs-partiklens eksistens blev forudsagt helt tilbage i 1964, men først i 2012 var det muligt for forskerne at opstille et eksperiment, som kunne vise, at Higgs-partiklen rent faktisk fandtes.

Det skete ved hjælp af en kæmpestor partikelaccelerator - Large Hadron Collider – som står i forskningscentret CERN i Schweiz.

Einsteins rolle i den nye opdagelse

Når det gælder gravitationsbølger, blev de i første omgang forudsagt af den berømte fysiker Albert Einstein, da han fremsatte sin generelle relativitetsteori for mere end 100 år siden.

»Einstein forudsagde den mulige eksistens af gravitationsbølger, men han troede ikke selv på dem – han troede ikke, at de kunne påvises. Så selv i 1930’erne var der ikke rigtig nogen, som tog gravitationsbølgerne alvorligt,« forklarer Helge Kragh.

Årtier senere kom der dog målinger på bordet, som kunne tyde på, at Einsteins teori om gravitationsbølger holdt stik.

I 1978 kunne amerikanerne Russell Hulse og Joseph Taylor som de første fremlægge data fra en såkaldt dobbeltpulsar – kort fortalt to roterende stjerner – som var i overensstemmelse med Einsteins forudsigelse om udsendelse af gravitationsbølger.

Vi vidste godt, de var der!

For denne opdagelse modtog de to amerikanere nobelprisen i fysik i 1993, og dermed er nutidens forskerne sådan set ikke i tvivl om, at gravitationsbølger eksisterer, forklarer Helge Kragh.

»Det er for længst blevet påvist, at gravitationsbølger eksisterer rent lokalt, så det er faktisk ikke det, som er det nye i opdagelsen.Det nye er, at de gravitationsbølger, som de mener at have fundet, stammer helt tilbage fra universets skabelse.«

»Der er altså tale om en slags meget svag baggrundstråling, som findes overalt – også i de lokaler, vi befinder os i – og som blev skabt helt tilbage ved Big Bang,« forklarer Helge Kragh.

Einstein forudsagde ikke Big Bangs gravitationsbølger

Mens det var Einstein, som forudsagde eksistensen af gravitationsbølger, så kan den berømte tyske fysiker ikke tage æren for at have forudsagt, at der i dag – milliarder af år efter universets skabelse – fortsat skulle eksistere gravitationsbølger fra Big Bang, fortæller Helge Kragh.

Denne forudsigelse blev ifølge Helge Kragh først fremsagt i begyndelsen af 1980’erne og var et produkt af den såkaldte ’inflationsteori’.

Inflationsteorien siger, at universet begyndte at udvide sig ekstremt hurtigt allerede kort tid efter universets fødsel.

Og når teorien siger kort tid, så mener den faktisk kort tid; omkring en milliardtedel af en milliardtedel af en milliardtedel af et sekund efter universets fødsel.

Og det var på præcis samme tid, at gravitationsbølgerne - som forskerne nu mener at have målt - begyndte at udbrede sig, lyder teorien.

Opdagelsen er 'en rygende pistol'

»Inflationsteorien er nok den mest udbredte teori om universets oprindelse. Der er også andre teorier, som forudsiger, at man stadig vil kunne måle gravitationsbølger fra det helt tidlige univers, men i så fald af en noget anden art end dem, der forudsiges af inflationsteorien.«

»Så hvis man virkelig har fundet disse gravitationsbølger, og nærmere analyse viser, at de stemmer med inflationsteorien, vil det være en meget stærk evidens for, at denne teori er rigtig,« siger Helge Kragh.

Forskerne bag gravitationsbølge-opdagelsen har da også selv kaldt deres fund for 'den rygende pistol' i bevisførelsen for, at inflationsteorien holder stik.

Minder om fundet af kosmisk baggrundsstråling

Skal man drage historiske paralleller til den nye opdagelse, nævner videnskabshistoriker Helge Kragh fundet af den kosmiske baggrundsstråling i 1960’erne.

Den kosmiske baggrundsstråling er mikrobølger – det vil sige elektromagnetisk stråling – som er overalt i rummet.

»Denne nye opdagelse minder meget om - og er tæt knyttet til – mikrobølgebaggrundsstrålingen. Den blev først påvist i 1965, og dengang kom det bag på næsten alle astronomer og fysikere.«

»Godt nok havde baggrundsstrålingen været forudsagt teoretisk, men der var ikke nogen, som rigtigt tog det alvorligt,« siger Helge Kragh.

Gløden efter Big Bang

Ligesom de ’nyopdagede’ gravitationsbølger har den kosmiske baggrundstråling også en lang historie bag sig – strålingen bliver ofte beskrevet som ’gløden efter Big Bang’; altså efterladenskaber fra universets tidligste barndom.

Men ifølge LiveScience begyndte den kosmiske baggrundstråling først at dukke op i universet omkring 380.000 år efter Big Bang - så inden den nye opdagelse af gravitationsbølger blev offentliggjort, var dette så langt tilbage i tiden, som forskerne kunne se.

Usikkerhed om den nye opdagelse

I udtalelser og pressemeddelelser har forskerne bag gravitationsbølge-opdagelsen klart udtalt, at de er overbeviste om, at de deres målinger er gravitationsbølger, som stammer tilbage fra universets fødsel.

Flere forskere har dog påpeget over for Videnskab.dk, at der fortsat er uvished om, hvorvidt målingerne virkelig er korrekte.

Der er altså behov for flere undersøgelser før, man kan vide med sikkerhed, om bølgerne virkelig også er ’de første rystelser efter Big Bang.’