For fjerde gang nogensinde er det lykkedes forskerne at opfange tyngdebølger – altså svingninger i tid og rum. Også denne gang kommer de nye tyngdebølger fra to sorte huller, der engang kredsede stadig tættere på hinanden for til sidst at smelte sammen og blive til ét stort, sort hul.
Men til forskel fra tidligere er denne observation ikke 'kun' gjort af de to enorme, amerikanske LIGO-detektorer, som opfangede de første tre signaler. Denne gang har vi et europæisk måleapparat med på banen.
Det er observatoriet Virgo i Italien, der sammen med LIGOs to detektorer i Washington og Louisiana har bidraget til festen. Signalet blev opsnappet 14. august 2017, og med tre detektorer kan forskere nu med langt større sikkerhed finde ud af, hvor signalet stammer fra.
»Vi kan godt tillade os at være begejstrede. Det, at vi nu har pinpointet signalet til et relativt lille område på himlen, er virkelig et scoop. Samtidig med at vi har to instrumenter, der måler det. Det er fantastisk,« siger Kristian Pedersen, som er direktør for DTU Space.
En artikel om den seneste opdagelse er blevet accepteret til publikation I tidsskriftet Physical Review Letters.
\ Tyngdebølger er svingninger i rumtiden
Tyngdebølger eller gravitationelle bølger er små krusninger i selve rumtiden og stammer fra nogle af de voldsomste begivenheder i universet.
De udsendes, når to masser accelererer i forhold til hinanden – for eksempel når sorte huller eller neutronstjerner kredser om hinanden.
Læs mere i artiklen ’Hvad er tyngdebølger?’
Astronomer har sukket efter lys
Ligesom at man har brug for tre GPS-satellitter for nøjagtigt at finde noget her på Jorden, er det også nødvendigt med tre detektorer for at finde den præcise placering af den voldsomme hændelse, som udløste tyngdebølgerne.
Den præcise placering er til gengæld helt essentiel for at kunne lave opfølgende undersøgelser.
»Ud fra de rene LIGO-målinger kan man sige noget om, hvor langt væk det var, og at det var sorte huller, der smeltede sammen. Men det, vi rigtig gerne vil se, er den galakse, det ligger i, og måske oven i købet hvor det ligger henne i galaksen,« lyder det fra Kristian Pedersen.
Med en præcis position vil forskerne hurtigt kunne pege teleskoper i den retning, signalet kom fra, og måske være så heldige at fange et ledsagende lysfænomen. Det er præcis, hvad astronomerne har sukket efter.
Åbner for overkommelige undersøgelser
Med almindelige teleskoper vil man eksempelvis kunne måle almindeligt lys, gammastråling eller røntgenstråling, som er opstået i forbindelse med den voldsomme hændelse, som har udløst tyngdebølgerne.
Hvis det lykkes astronomerne at opfange en sådan lyskilde, vil de kunne sige langt mere om fysikken bag, hvordan tyngdebølger opstår.
Med signaler fra både Virgos ene og LIGOS to detektorer får man godt nok ikke et præcist GPS-koordinat – men man får alligevel et tilpas vellokaliseret område til, at det er overkommeligt at lave opfølgende undersøgelser det, fortæller Kristian Pedersen.
»Hvis du kun ved, at det ligger ovre til højre på himlen et sted, kan du godt pege teleskoper nogenlunde i den retning på må og få, men chancen for, at du rammer det rigtige sted, er meget lille. Med en mere præcis position vil du hurtigt kunne pege teleskoper i den retning og fange en kilde, som kan give mere information om fysikken. Det åbner det her for.«
Europa er kommet med i front
Det er lidt af et kunststykke overhovedet at opfange tyngdebølger. Når en kraftig tyngdebølge rammer Jorden, ændres rumtiden, så alting bliver strakt ud på den ene led og presset sammen på den anden, men effekten er ekstremt lille og svær at måle.
Med enorme detektorer med kilometerlange arme kan det lade sig gøre. Det demonstrerede forskerne for første gang nogensinde i 2015, som du kan læse om i artiklen 'Fysikere jubler: Vi har fundet tyngdebølger!'
Virgo-detektoren er en anelse mindre følsom end LIGOs to detektorer, men derudover minder de meget om hinanden. Fælles for dem er, at de er bygget med eneste formål at detektere tyngdebølger. Og det er rigtig godt, at vi nu har fået Europa med i tyngdebølgeforskningen – ikke bare som en del af LIGO, men med sit eget instrument, siger Kristian Pedersen.
»En ting er, at europæere også deltager i LIGO, men hvis vi vil være med i forskningen på de nye, epokegørende opdagelser, må vi have vores egne instrumenter.«
Opfølgende undersøgelser?
25. august satte LIGO et foreløbigt punktum for denne omgangs observationer, som begyndte 30. november 2016. Virgo startede sine observationer 1. august 2017, og det var altså lige tid nok til, at de begge kunne måle det nyeste signal, som tikkede ind 14. august 2017.
Forskerne kan se, at det nye signal af tyngdebølger stammer fra to sorte huller 1,8 milliarder lysår fra Jorden. Hullerne havde masser, der svarer til henholdsvis 25 og 31 sole, inden de kolliderede, mens det sidste sorte hul, som de tilsammen formede, havde en masse på 53 solmasser.
Det vil sige, at tyngdebølgerne frigav lige omkring 3 solmasser i kollissionen.
Der har været rygter om, at det nye signal skulle stamme fra to neutronstjerner, der støder sammen. Men det er altså ikke tilfældet. Til gengæld holder LIGO et opfølgende pressemøde 16. oktober, som vi nok godt kan tillade os at være spændte på. Videnskab.dk følger op på historien.
