Monthly Archives: February 2016

Gravitationsvågor!!! Äntligen!

Jo, det är verkligen sant. Dessa krusningar i rumtiden som förutspåddes för över 100 år sedan av Albert Einstein är nu funna. Närmare bestämt den 14 september kl.10.51 GMT (eller 12.51 svensk tid).

Forskare i USA berättar nu alltså att de funnit en krusning av rumtiden. En form av våg som all materia med massa avger när den rör sig. Vågen forskarna nu har upptäckt skall komma från två massiva svarta hål som kolliderat, mer än en miljard ljusår från vår egen hemgalax. De svarta hålen är dessutom större än de borde kunna vara från kollapsande stjärnor. Något som ger forskarna mer att bita i framöver.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
LIGO-projektet eller Laser Interferometer Gravitational
wave Observatory, norra “benet”. Foto under
GNU Free Document License.

LIGO-observatoriet skickar en laserstråle genom en 50% reflekterande spegel. Hälften av ljuset fortsätter rakt fram medan andra halvan speglas 90 grader åt sidan. De båda strålarna färdas därefter 4 km och reflekteras där tillbaka till en mottagare. Meningen är att en gravitationsvåg som får rumtiden att pressas samman en liten aning skall ses genom att ljusstrålarna på detta sätt kan ha färdats olika långt genom de två normalt exakt lika långa rören.

Eftersom gravitationsvågen har en källa i form av en händelse som t.ex. en exploderande stjärna eller kolliderande svarta hål så färdas den också i en riktning när den passerar Jorden. I och med riktningen påverkar den ett ben mer än det andra. Så små skillnader i längd som 4*10^-17 meter skulle vara upptäckbara i detektorn så som den nu är konfigurerad.

Till detektorn finns kopplat en uppsjö med instrument som söker efter störningskällor. Muller från meteorer, små jordbävningar, ja, allt man kan tänka sig som kan påverka rören, speglarna, detektorns elförsörjning etc. Som extra säkerhet kan man jämföra signalen från två lika dana enheter som ligger långt från varandra så att lokala problem kan uteslutas. De båda detektorerna ligger i Hanford, Washington och Livingstone, Louisiana.

Den första versionen av interferometern var en tredjedel så känslig som den är idag. Den byggdes om och återstartades förra hösten. Signalen den detekterat är precis i gränslandet till vad som var detekterbart med den förra detektorn. Signalen som idag berättas om är alltså tre gånger starkare än svagast möjligt detekterbara med den nya detektorn vilket gör det sannolikt att fler händelser, till och med svagare, borde gå att detektera.

Det som styrker den detekterade händelsen är att två “LIGO-enheter” i USA hittade samma våg. Det minskar risken att det var ett lokalt fenomen i en av detektorerna. Vågen man detekterade varade i c:a 0,2 sekunder. (Än så länge är det endast 0,2 sekunder som är över signal/störnings-nivån, men med hjälp av databehandling kan man mycket väl se en längre varaktighet.) Det vi ser är de sista sekunderna av själva kollisionen av de båda svarta hålen.

“Jag skulle vilja gratulera teamet för denna banbrytande upptäckt. Den bekräftar flera väldigt viktiga förutsägelser av Einsteins generella relativitetsteori. Den bekräftar existensen av gravitationsvågor perfekt. Fram till idag har vi använt oss av radiovågor och annan elektromagnetisk strålning. Gravitationsvågor ger oss en helt ny metod att studera universum. Gravitationsvågorna har öppnat ett helt nytt fönster till vårt universum. Möjligheten att detektera dem har sannolikt revolutionerat astronomin. Detektionen är också första gången vi ser svarta hål röra sig runt varandra och första gången vi ser svarta hål gå samman.” säger Stephen Hawking till BBC.

Händelsen är signifikant eftersom detta var den sista förutsägelsen som Einsteins relativitetsteori gör. Att gravitationsvågor finns. Einstein var dock lite fel ute. Han förutsade att de skulle vara så svag att de inte gick att detektera. Med dagens teknik kan vi alltså göra det Einstein aldrig trodde skulle vara möjligt.

Professor Sheila Rowan på Glasgow University berättar att hon tycker att upptäckten är helt fantastisk. Att nu när detektorn äntligen är redo är Universum redo att säga hej till oss på ett så enastående sätt.

En annan sak vi gjort idag är att sätta en gräns på gravitonens vilomassa. Vi vet att fotoner, d.v.s. ljus, inte har en vilomassa. Eftersom den gravitationsvåg man upptäckt inte störts synligt under sin miljarder år långa resa kan vi i efterhand konstatera att gravitonen eller den gravitationsförmedlande partikeln inte kan väga mer än 10^-55 kg
(0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 1 gram),
sannolikt mindre. (Vi vet inte idag om den är tyngdlös.)

Med detta kommer vi att kunna studera svarta hål genom historien. Vi kommer kunna se mycket tidiga svarta hål i universums ungdom. Kanske till och med se händelser bortanför bakgrundsstrålningen som annars ligger som en lysande dimma ivägen för händelserna kring Big Bang.

Om inte detta ger ett Nobelpris om några år blir jag mycket förvånad!

2013 TX68 kommer passera mellan Jorden och Månen

Eftersom medier gärna plockar upp sådant här kan jag inte låta bli att kommentera händelsen lite också.

Asteroiden med det vackra namnet 2013 TX68 passerade för två år sedan på ett behörigt avstånd av 2 miljoner km. D.v.s. en bra bit utanför Månens omloppsbana. Under passagen syntes den bara under ett fåtal timmar med resultatet att dess bana bara kunde förutsägas ganska oprecist.

2004BL86-640
Asteroiden 2004 BL86 (alltså inte asteroiden
från artikeln) har en diameter av c:a 325 meter
samt har en liten måne (den lilla kroppen
överst i bild) som är 70 meter i diameter.
Bild: NASA/JPL-Caltech

Den 5 mars kommer samma 30 meter stora asteroid återigen att passera Jorden men denna gång betydligt närmare. Det exakta avståndet är svårt att förutsäga. Med de tidigare data vi har på den kan vi sluta oss till att den kommer att passera som närmast 17 000 km och som längst bort hela 14 miljoner km.

Det är ju ingen noggrannhet direkt. Anledningen är den att, för att beräkna en bana behöver du minst två punkter. Ju bättre noggrannhet vi har på klockslaget och läget på de punkter asteroiden har passerat desto bättre blir våra beräkningar. (Fler observationer ger ännu bättre noggrannhet. Förra gången den passerade hann vi observera den från upptäckten, endast under tre dagar, medan den syntes på Jordens nattsida. När den sedan passerade Jorden så att den låg på Jordens dagsida kunde vi inte längre se den med våra teleskop.

De bandata vi hittills lyckats skrapa ihop innebär alltså att vi har en ungefärlig uppfattning av dess bana. Vi vet att den kommer passera inom en oval med en ungefärlig diameter av 14 miljoner km. Och! Vi vet att Jorden inte kommer att vistas inom samma område medan asteroiden passerar den.

Med de data vi har kan vi också räkna framåt (om möjligt med ännu sämre noggrannhet). Vi vet att den återigen kommer passera nära Jorden 28 september 2017. Eftersom spridningen på möjliga lösningar ökar med tiden är ovalen denna gång ännu större och innefattar för visso Jorden, men risken är en på 250 miljoner att den kan träffa. Det är en så liten risk att vi löper större risk att en slumpvis stenbumling vi inte känner till råkar ramla ner samma dag. Alltså inget jag kommer att ligga sömnlös över.

Men, eftersom frågan säkert kommer att komma upp, här eller på min mail, skall jag förklara vad som skulle hända om den verkligen råkade ramlade ner. Ni minns kanske Chelyabinsk meteoriten för några år sedan. Det var en stenbumling på 18 meter, d.v.s. knappt hälften så stor som 2013 TX68. Den exploderade på strax under 20 km höjd. Denna asteroid är för visso mer än dubbelt så stor som Chelyabinskmeteoriten och den skulle således kunna åstadkomma en explosion motsvarande 1,3 megaton eller 80 Hiroshima-bomber.

Visst, det låter mycket, men vi skall tänka på två saker. 1. Först och främst sker en sådan explosion oftast så högt upp över marken att lufttrycket är för lågt för att förmedla tryckvågen särskilt bra. (Den skulle kanske krossa en hel del rutor samt orsaka en hel del hörselskador, men ändå inte vara så farlig. 2. Större delen av Jorden är ju obebodd, i alla fall av människor. Vi har 70% hav, vi har Sibirien, Sahara, polartrakter m.m. Risken är alltså liten att den träffar ett tätbebyggt område.

Till sist, hur vanliga är då dessa kroppar. Tja… här får vi göra uppskattningar, men om man studerar asteroiderna vi känner till så finns det få stora och många små asteroider. Storlek och antal tycks följa en relativt linjär sträckning och håller denna nedåt till 30-meters storlek så skulle vi ha kring 100 miljoner i vårt solsystem.

Vad gäller jordnära kroppar (och här har vi relativt bra koll) ser det ut såhär: C:a 10 000 jordnära asteroider finns med diameter över 10m. Av de över 100 meter har vi idag 1458 kända asteroider och 85 kometer. Ingen av dessa som vi idag känner till ligger på kollisionskurs med Jorden de närmsta 500 åren. Längre än så är inte intressant att räkna eftersom noggrannheten blir för dålig.