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!

2 thoughts on “Gravitationsvågor!!! Äntligen!

  1. Michael Ryd

    Hej Gunnar,
    Jag vill komma med lite konstruktiv kritik. Denna riktar sig naturligtvis inte mot dig personligen, fast det alltid lätt kan uppfattas så, men detta är inte min mening, utan mitt mål är att förbättra din website genom att påverka dig så att du blir mer skeptisk och därmed blir faktiskt är din webbsida ännu bättre!
    Då jag inte känner dig är det självfallet lätt att trampa dig på tårna men trots risk för detta vill jag ställa kritiken i frågor som får dig att tänka till.

    1. Du har rapporterat om projekt LIGO och det är inget fel med det. Men, och detta är ett viktigt men, vad tror du deras uttalade mål för projektet varit? Just det, att just finna gravitationsvågor! Blir du inte just därför lite skeptisk när man drar igång ett projekt med detta mål och kort tid därefter, som anden i flaskan, så får man sin önskan uppfylld? Det är inte heller så att andra inte försökt, men undersöker du saken närmare så slutade alla namnkunniga forskare med detta runt 1940.

    2. Varför använder alla rymdmyndigheter Newtons gravitationslag istället för Einsteins för att räkna ut orbit för “rymdresor” när de skall skicka upp något? Borde man inte använda Alberts uträkning? Svaret är att det är svårt nog med Newtons…

    3. Om du använder Newtons teori och räknar ut gravitationen (på samma sätt som Nasa och alla andra) dvs hur jorden påverkar månen (massa mellan kropparna och avståndet i kvadrat) och sedan gör samma sak för solen kontra månen. Vad kommer du fram till? Hur kan resultatet förklaras? Kan du sova efter detta?

    Jag nöjer mig här jag tror nämligen att du har vaknat nu!

    Keep up the good work!

    Mvh
    Michael Ryd
    PS Du är alltid välkommen att höra av dig.

    Reply
    1. admin

      Hej Michael!

      Det är jätteroligt att du hör av dig och att du läser mina inlägg med kritiska ögon. Det skall man göra! Jag tänker dock glatt försvara mina val. Jag vill dessutom tillägga att jag inte kan garantera total frånvaro av faktafel. Ofta nöjer jag mig dessutom med att raportera det som forskargrupper säger sig ha hittat. Jag har inte kunskap nog att till 100% garantera att de har rätt i sina konstateranden. Så till dina funderingar:

      1. Absolut har LIGO haft som mål att finna gravitationsvågor liksom ett flertal andra projekt. De har inte hittat några förrän den sista uppdateringen av projektet förra sommaren. Först då var noggrannheten nog för att kunna detektera vågor med säkerhet (i den nivå de nu fann). De hade två lika bra detektorer på två olika ställen i landet vilket gör att de kan utesluta de flesta felkällor. Så säkert att de flesta forskare världen över tycks ense om att deras data stämmer. Detta duger för mig.

      2. Mycket riktigt använder rymdfartsindustrin sig av Newtons gravitationslag eftersom denna mycket väl räcker för att räkna ut normala omloppsbanor. Undantag gör man från saker som är väldigt tidskänsliga som t.ex. GPS-satelliternas signaler, där Einsteins gravitationsmodell krävs för att ge bra tidsåtergivning. Vid fel tidåtergivning skulle de på ett års tid visa många meter fel vilket snabbt skulle spåra ut utan Einsteins beräkningsmodeller. men som sagt, man skall inte krångla till saker i onödan.

      3. Trekroppsproblemet är ju omöjligt att räkna ut exakt (även om man med mycket god noggrannhet kan uppskatta resultatet för många många år i förväg. Men, även i Solsystemet finns fenomen där Newtons lagar inte räcker. Exempelvis så kan man räkna ut att precessionen av Merkurius bana (hur riktningen på den avlånga banan förskjuts) inte stämmer 100% med Newtons lagar, men att den med Einsteins lagar går att förklara till 100%. Skillnaden är så liten att det tog mycket lång tid att förklara. Idag vet vi att Merkurius p.g.a. sin närhet till Solen upplever högre gravitation och således går tiden lite långsammare på Merkurius än på övriga planeter.

      Jag hoppas att detta ger svar på dina funderingar. Därmed inte sagt att jag har 100% rätt, men jag är i alla fall sanningen på spåren. ;-)

      Reply

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>