Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se och e-DN.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Sverige

Snart hörs ljudet av de svarta hålen

I den här raketen som ESA sköt upp den 3 december finns sonden Lisa Pathfinder.
I den här raketen som ESA sköt upp den 3 december finns sonden Lisa Pathfinder. Foto: Stephane Corvaja

Kilometerlånga apparater och rymdsonder i formation på enorma avstånd krävs för att hitta gravitationsvågor, små krusningar i rumtiden. Vågorna kommer att öppna ett helt nytt fönster till universum där vi kan höra det som inte går att se.

Vi vet inte mycket om universum. Att titta ut i rymden är som att se en stumfilm från en konsert med en symfoniorkester.

– Du ser hur musikerna spelar på sina instrument, du kan se hur skickliga de är på fiol, altfiol och cello. Men sedan slår någon på ljudet. Då blir det ju en helt annan upplevelse, säger Paul McNamara vid den europeiska rymdstyrelsen ESA.

Han är forskningsledare för rymdsonden Lisa Pathfinder, som sköts upp 3 december.

– Vi ska slå på ljudet i observationen av universum, säger han.

Ljudet han talar om är gravitationsvågor, ytterst små krusningar i själva rumtiden, alltså fysikernas sätt att se på rymden med tiden som den fjärde dimensionen. Gravitationsvågorna skapas när riktigt tunga himlakroppar snurrar runt varandra eller kolliderar. Det kan vara två svarta hål eller så kallade neutronstjärnor, som är mindre än Stockholm men kan väga en och en halv gång så mycket som solen. Gravitationsvågorna är som ringarna på vattnet när man kastar en sten i sjön.

Att gravitationsvågor måste finnas förutsade Albert Einstein redan för hundra år sedan, men ännu har ingen lyckats se dem. När du träffas 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.

I stället bygger forskarna detektorer som är formade som ett L. Då kommer gravitationsvågen att dra ut det ena benet och trycka ihop det andra, och forskarna använder laserljus för att upptäcka om de blivit olika långa.

Men för att effekten ska bli märkbar måste L:et vara riktigt, riktigt stort. Paul McNamaras rymdsond Lisa Pathfinder testar mätinstrument och utrustning till Lisa, tre sonder som ska flyga i en jättelik triangel, där varje ben är tio gånger längre än avståndet mellan jorden och månen.

– Det skulle se ut som en stjärnbild om vi skulle kunna se det på natthimlen, säger Paul McNamara.

Vi får vänta ett tag på att få höra vågorna Lisa fångar upp. Enligt planen ska sonderna skjutas upp 2034.

Men redan i år kan vi kanske få det första direkta beviset på gravitationsvågor. Snart kommer resultat från experimentet Ligo – två L med fyra kilometer långa ben som ligger i var sin ände av USA: ett i staten Washington i nordväst och ett i Louisiana i sydost. Ligo byggdes nyligen om för att kunna samla in signaler från en mycket större del av universum. I september började forskarna köra den nya maskinen, och i tisdags förra veckan, den 12 januari, avslutade de den första omgångens datainsamling. Nu går de igenom och tolkar sina data, och mycket snart får vi veta vad de har hittat.

– Det borde inte ta mer än en månad eller två innan vi kan presentera resultaten från vår analys, men ännu kan jag inte ge ett exakt datum, säger Ligos biträdande talesperson Marco Cavaglia.

Under hela hösten har det gått rykten om att forskarna vid Ligo verkligen har hittat en gravitationsvåg. Den kände amerikanske fysikern Lawrence Krauss har skrivit om det till sina 200 000 följare på Twitter, men har sedan medgivit att han bara har hört det från andrahandskällor.

Marco Cavaglia är kritisk till ryktena.

– Sådana här rykten sätts alltid i gång när stora vetenskapliga experiment som Ligo börjar köra. Jag är personligen lite bekymrad över att de skapar falska förväntningar hos medier och allmänhet. Det här tar tid. Inte bara att analysera data utan också att tolka resultaten och framför allt att granska dem. Mina Ligo-kolleger och jag koncentrerar oss nu på att fortsätta med arbetet och se till att vetenskapen håller, säger han.

Marco Cavaglia vill inte svara på vad han förväntar sig att se.

– Frågan borde vara: vad förväntar du dig att höra? Ligo är inte ett optiskt instrument, som ett teleskop, utan en antenn avsedd för gravitationsvågor. Frekvenserna vi är känsliga för sammanfaller en del med de frekvenser som är hörbara för människor. Så det är enkelt att omvandla en signal från en gravitationsvåg till ett hörbart ljud, säger han.

På Ligos webbsida finns exempel på hur ljuden kan låta.

– Två svarta hål som kolliderar skulle till exempel låta som ett kvitter, säger Marco Cavaglia.

Precis som när ljudet läggs på till stumfilmen av konserten kommer gravitationsvågorna att förändra vår bild av universum och ge oss tillgång till helt ny kunskap.

– Vi står på tröskeln till en ny typ av vetenskap som öppnar ett nytt fönster mot universum, säger astrofysikern Stephan Rosswog på Oskar Kleincentret vid Stockholms universitet.

De teleskop vi har i dag mäter olika typer av ljus eller radiovågor, men de kan bara ge oss indirekt information om himlakroppar som svarta hål som inte sänder ut ljus alls. Med gravitationsvågor får vi möjlighet att studera dem direkt. Vi kommer också att kunna se vad som händer inuti en exploderande supernova, eller studera kärnfysiken i en neutronstjärna.

– Det fina med gravitationen är att den inte absorberas någonstans på väg mot oss, som ljus kan göra. Trots att mitt kontor ligger på andra våningen känner jag ändå av gravitationen från jorden, säger Paul McNamara.

Ligo och Lisa mäter olika långa gravitationsvågor, och kan därför se helt olika saker i universum.

– Lisa kommer att svara på många frågor vi har om universums svarta hål: vilka egenskaper de har, hur många de är, hur snabbt de snurrar, hur de växer och utvecklas, säger Stephan Rosswog.

För snart två år sedan trodde forskarna vid observatoriet Bicep2 på Antarktis att de hade upptäckt flera miljarder ljusår långa gravitationsvågor, som för första gången skulle ge oss direkt information om de första bråkdelarna av en sekund i kosmos historia. Men deras resultat kunde inte bekräftas av andra, och troligtvis hade Bicep2-forskarna underskattat mängden damm i rymden.

Om Ligo redan har hittat gravitationsvågor som ryktet säger är det ett riktigt stort genombrott.

– Det är ett givet Nobelpris, säger Stephan Rosswog.

– Enkelt uttryckt skulle det vara början på gravitationsvågsastronomin, ett helt nytt sätt att observera kosmos. Jag tror att Ligo kommer att gå till historien på samma sätt som vi nu minns Galileis teleskop, säger Marco Cavaglia.

Foto:

Fakta. Rumtiden

Albert Einsteins relativitetsteori medför en helt ny syn på tid och rum. Rum och tid är olika aspekter av samma sak: rumtiden. Vad som är rum och vad som är tid beror på hur vi rör oss.

Rumtiden påverkas också av materia, som kröker rumtiden, som en boll på en gummimatta. Ju tyngre bollen är, desto djupare sjunker den ned i mattan.

Gravitationsvågor är krusningar i rumtiden.

Källa: NE

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.