To svarte hull i øyeblikket før de kollidere, smelter sammen og sender ut energi i form av gravitasjonsbølger. Slike bølger ble oppdaget 2. juledag 2016 av to instrumenter i USA. Bølgene hadde vært underveis mot vårt solsystem i 1,4 milliarder år. (Figur: Numerical Simulations: S. Ossokine and A. Buonanno, Max Planck Institute for Gravitational Physics, and the Simulating eXtreme Spacetime (SXS) project. Scientific Visualization: T. Dietrich and R. Haas, Max Planck Ins. for Gravitational Physics.)
Gravitasjonsbølger oppdaget for andre gang
De svarte hullene som var kilden er mindre enn i forrige oppdagelse.
For halvannen milliard år siden, da det mest avanserte livet på jorda var encellede organismer, skjedde noe dramatisk i en galakse langt, langt unna.
To svarte hull nærmet seg hverandre i en dødsdans. Dødsdansen ble en dødsspiral.
De to svarte hullene smeltet sammen til ett. En sjokkbølge som fordreiet selve tidrommet og forplantet seg utover i universet.
To raske oppdagelser
Halvannen milliard år seinere gled sjokkbølgen inn mellom to speil i verdens mest følsomme avstandsmålere – instrumentet LIGO. De gav utslag – for andre gang.
Slik virker LIGO, sterkt forenklet: En laser-lysstråle deles i en strålesplitter (grønn linje) som sendes til to speil plassert vinkelrett på hverandre, rundt fire kilometer fra lyskilden. I bilde 2 vises hvordan en gravitasjonsbølge fordreier tidrommet, slik at avstanden til det ene speilet blir litt større. Dermed svinger ikke lysstrålene i takt lenger når de kommer tilbake til detektoren. Slik kan gravitasjonsbølger oppdages. (Foto: (Figur: CMglee, CC BY-SA 3.0, bearbeidet av Arnfinn Christensen, forskning.no))
Denne siste oppdagelsen av gravitasjonsbølger fant sted andre juledag 2015, litt over tre måneder etter den første i september. Denne første var da ennå ikke publisert.
– Ryktene gikk allerede den gangen om en ny oppdagelse, bekrefter Ingunn Kathrine Wehus overfor forskning.no. Wehus er forsker ved Institutt for teoretisk astrofysikk på Universitetet i Oslo.
– Ingen vet hvor mange som vil oppdages, så at de finner to såpass raskt etter hverandre er ny og interessant informasjon, sier hun.
Masse ble gravitasjonsbølger
Det nye paret av svarte hull er mindre enn de forrige. De har bare tredjeparten av massen.
I sammensmeltingen forsvant masse tilsvarende vår sol. Denne massen ble omdannet til gravitasjonsbølger – akkurat som Einstein forutså i den generelle relativitetsteorien.
Mer nøyaktig posisjon
Oppdagelsen ble gjort med to uavhengige LIGO-instrumenter – ett nordvest og ett sørøst i USA.
Gravitasjonsbølger reiser med lysets hastighet. Derfor kom de fram til det ene instrumentet rundt ett tusendels sekund før det andre. Slik kunne forskerne bestemme omtrent hvor bølgene kom fra.
Et nytt instrument skal stå klart i Italia neste år. Da blir det mulig å bestemme posisjonen enda bedre.
– Det blir enklere å bruke triangulering til å bestemme retningen, sier Wehus.
Annonse
– Dessuten vil tre uavhengige observasjoner gi en sikrere observasjon med mindre støy. Enda flere instrumenter er på tegnebrettet, blant annet i India, forteller hun.
Lyset i LIGO splittes og går gjennom to fire kilometer lang tunneler fra lyskilden til et speil og tilbake til detektoren. Her er den nordre tunnelen på anlegget i Hanford, nær Richland i staten Washington, nordvest i USA. Et tilsvarende anlegg ligger i Livingston, Lousiana. (Foto: Umptanum, Wikimedia Commons)
Mørk materie kan være svarte hull
Hva kan vi så lære av disse observasjonene? Kan vi få grunnleggende ny forståelse av hvordan verden er skrudd sammen?
– Etter hvert som vi får flere og flere observasjoner kan de si noe om utbredelsen av svarte hull, svarer Vehus.
– Hvis LIGO finner gravitasjonsbølger fra mange svarte hull i universets ungdom, er det veldig interessant. Det kan tyde på at den mystiske mørke materien faktisk er svarte hull, fortsetter hun.
Grava-stjerner
Men kanskje er det ikke svarte hull som lager gravitasjonsbølgene? Den italienske fysikeren Paolo Pani har lansert et eksotisk nytt himmelobjekt – en grava-stjerne.
En artikkel i tidsskriftet New Scientist presenterer teorien hans. Gravastjernen kollapser ikke som et svart hull, men holdes oppe av den mystiske mørke energien som også får universet til å utvide seg raskere og raskere.
Gravastjernen suger ikke til seg lyset, slik som det svarte hullet. Isteden går lyset i en ring rundt gravastjernen.
Gravitasjonsbølgene fra et slikt underlig himmelmonstrum ville til forveksling være like de som kommer fra sammensmeltede svarte hull, ifølge Pani.
Annonse
Interessant med alternative teorier
– Dette er nok en litt eksotisk teori som de fleste ikke tar seriøst, kommenterer Wehus.
– Siden en kollisjon mellom svarte hull forklarer LIGO-observasjonen perfekt, er egentlig gravastjerner unødvendige, fortsetter hun.
– Samtidig er det interessant at alternative teorier finnes og at man kan skille mellom dem når vi får bedre data, mener Wehus.
Interessert i ville pseudoteorier? Les mer her: Pseudo.
Trenger mer enn to observasjoner
Slike alternative og gjerne helt nye teorier som kullkaster det fysiske verdensbildet er det mange forskere virkelig håper på.
Men ennå er det langt fram til virkelig grensesprengende fysikk – for eksempel den etterlengtede store forente teorien som skal beskrive alle de fire grunnleggende kreftene – den elektromagnetiske, den svake og sterke kjernekraften – og den mye svakere gravitasjonen eller tyngdekraften.
– På sikt kan ny kunnskap om svarte hull gi oss helt nye teorier. Men det krever mer enn to målinger, sier Wehus.
Referanse:
Artikkelen om funnet publiseres i tidsskriftet Physical Review Letters. Artikkelen er basert på pressemeldinger fra to deltakende institusjoner Massachusetts Institute of Technology (MIT) og University of Maryland, samt artikkelen i New Scientist og bakgrunnsstoff fra Wikipedia.
