Vetenskap

Första beviset på att svarta hål verkligen finns

De första uppmätta gravitationsvågorna, det första beviset på att svarta hål verkligen finns och början på en helt ny astronomi presenterades på en presskonferens i Washington DC på torsdagen.

På morgonen den 14 september förra året fångade detektorn Ligo upp svallvågor från två enorma svarta hål som kolliderade och smälte ihop lite mer än en miljard ljusår bort. Det är början på en helt ny era för astronomin.

– Det här är väldigt stort. Det är det första helt säkra bevis på att svarta hål faktiskt finns och att de kan smälta ihop under universums livstid. Det visar också att vi kan mäta gravitationsvågor direkt. Från och med nu kan vi titta på svarta hål direkt och göra tester av relativitetsteorin som aldrig vara möjliga på jorden, säger Carl-Johan Haster, doktorand i astrofysik vid universitet i Birmingham i Storbritannien och en av mycket få svenskar som är medlemmar i Ligo.

Det ena svarta hålet var 29 gånger tyngre än vår sol, det andra var 36 gånger tyngre. Forskarna vid Ligo kunde följa hur de slogs samman under 0,2 sekunder och bildade ett svart hål som väger 62 gånger mer än solen, och kan också mäta hur fort det roterar.

Energin som blev över motsvarar alltså tre solmassor, och det var den som skickades ut som gravitationsvågor.

– Det är jättemycket! När signalen var som starkast hade den en effekt på 50 gånger mer energi per sekund än allt synligt ljus i hela universum. Det är 200 miljarder gånger starkare än den starkaste supernovan vi sett och 100 gånger starkare än den starkaste elektromagnetiska signal som uppmätts, säger Carl-Johan Haster.

Gravitationsvågor är ytterst små krusningar i själva rumtiden som skapas av riktigt tunga himlakroppar, som ringarna på vattnet när man kastar en sten i sjön.

Albert Einstein förutsade redan för hundra år sedan att gravitationsvågor måste finnas, men ingen har tidigare lyckats mäta dem. När du blir träffad av en gravitationsvåg drar den ut dig eller trycker ihop dig så att du blir lite längre och smalare eller kortare och bredare. Effekten är försvinnande liten: En stor gravitationsvåg som går genom jorden ändrar bara diametern med en längd som är en miljon gånger mindre än en atom.

Dessutom är det omöjligt att mäta förändringen med en linjal eller tumstock, eftersom även den kommer att tryckas ihop eller tänjas ut lika mycket av gravitationsvågen.

Därför ser experimentet Ligo ut som ett stort L med fyra kilometer långa ben. En gravitationsvåg som går genom experimentet kommer att dra ut det ena benet och trycka ihop det andra. Forskarna använder laserljus för att upptäcka när benen blivit olika långa.

För att göra mätningarna ännu säkrare har forskarna byggt två lika stora L i var sin ände av USA: ett i staten Washington i nordväst och ett i Louisiana i sydost. Då kan de mäta om tiden mellan att de båda maskinerna tar emot en signal stämmer överens med en våg som förflyttar sig med ljusets hastighet, som gravitationsvågor måste göra.

Den 14 september, när Ligo fångade upp signalen, hade maskinen just startats igen efter en stor ombyggnad som gjorde att den nu kan samla in signaler från en mycket större del av universum. Fram tills nu har de gjort många noggranna undersökningar för att se att det verkligen stämmer.

– Det är en så stark signal att den inte kan komma från något annat. Det är helt fantastiskt att vi lyckades se något så extremt tydligt, säger Carl-Johan Haster.

Tack vare teleskopet fick Galileo Galilei möjlighet att se saker på stjärnhimlen som ingen någonsin hade sett förut. Det är samma sak med gravitationsvågorna. De bär med sig information om himlakroppar som vi inte kan se på något annat sätt. Forskarna jämför det med att slå på ljudet i en stumfilm. Bedriften kommer helt säkert att belönas med Nobelpriset inom bara något år.

– Det är en helt ny astronomi som börjar nu, säger Carl-Johan Haster.

Foto:

Fakta. Gravitationsvågor
  • Gravitationsvågor är krusningar i rumtiden, som ringar på vattnet i en sjö. De skapas av tunga himlakroppar som svarta hål och neutronstjärnor.
  • Att de existerar förutsägs av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori, som också säger att de breder ut sig med ljusets hastighet.
  • I relativitetsteorin är rum och tid olika aspekter av samma sak: rumtiden. Vad som är rum och vad som är tid beror på hur vi rör oss.
  • Rumtiden påverkas av materia, som kröker den, som en boll på en gummimatta. Ju tyngre bollen är, desto djupare sjunker den ned i mattan.
  • När vi kan mäta gravitationsvågor får vi helt nya möjligheter att undersöka universum.