Shutterstock
Tyngdebølger

Muligt gennembrud: Fysikere gør stor opdagelse omkring tyngdebølger

For første gang mener fysikere at have målt særlige, lavfrekvente tyngdebølger, som potentielt kan bidrage til at udvide vores forståelse af sorte huller og selve universets opståen.

Albert Einstein forudsagde eksistensen af vibrationer i rum og tid, såkaldte tyngdebølger, for mere end 100 år siden, da han i en række forelæsninger i Berlin præsenterede sin almene relativitetsteori.

Men først i 2015 lykkedes det for første gang fysikere at bevise, at bølgerne var mere end et teoretisk begreb, da de ved hjælp af to detektorer i USA målte universets vibrationer efter et sammenstød mellem to sorte huller, der smeltede sammen i en galakse tæt på.

Nu har en sammenslutning på intet mindre end 190 forskellige astrofysikere fra North American Nanohertz Observatory udgivet en koordineret undersøgelse omkring tyngdebølger, der har fået deres kolleger verden over til at finde de helt store gloser frem.

I undersøgelsen, som er udgivet i The Astrophysical Journal Letters onsdag, beskriver astrofysikerne, hvordan de for første gang mener at have målt et signal fra ekstremt langbølgede, altså lavfrekvente, tyngdebølger, der kan stamme fra helt andre kilder, end vi tidligere har set.

"Der er et superstort potentiale i det her," lyder det til Illustreret Videnskab fra Søren Brandt, som er astrofysiker og seniorforsker ved DTU Space og selv tidligere har været med til at registrere tyngdebølger efter kollisionen mellem to neutronstjerner.

"Hvis det viser sig at være rigtigt, kan det lære os noget om, hvordan universet i virkeligheden er skruet sammen," forklarer han.

"Det svarer til en fundamental opdagelse af noget, der er med til at tegne vores verdensbillede," lyder det fra Johan Peter Uldall Fynbo, som er professor ved The Cosmic Dawn Center under Niels Bohr Institutet til Illustreret Videnskab.

"Det er noget, man ikke har set før, og hvis det kan bekræftes, har det en vigtighed, der godt kunne føre til en nobelpris," forklarer han.

Ekstremt tunge sorte huller kan være kilden

I Albert Einstens almene relativitetsteori krummer rum omkring alt stof.

Når to sorte huller kredser tæt om hinanden og til sidst smelter sammen, udsender de tyngdebølger, som ruller gennem rummet og forvrænger det.

Når to ekstremt tunge objekter, som fx sorte huller eller neutronstjerner, støder sammen og opsluger hinanden, skabes en så ekstrem krumning, at sammenstødet udsender tyngdebølger på samme måde som fx radioantenner udsender elektromagnetiske bølger.

De tyngdebølger, vi tidligere har målt fra kollisionerne, har haft kortere bølgelængder med op mod flere svingninger i sekundet. De nye tyngdebølger, som forskerne har brugt hele 15 år på at opfange, er så lavfrekvente, at svingerne varer flere år.

Tyngdebølger

Forskerne har brugt et netværk af 68 roterende stjerner, kaldet pulsarer, som roterer omkring sig selv og fungerer som en slags ure for forskerne. Ved at måle variationer i pulsernes ankomster kan stjernerne hjælpe forskerne med at opdage de lavfrekvente bølger.

© Olena Shmahalo

Derfor mener forskerne også, at bølgerne kan stamme fra helt andre kilder, end vi tidligere har set, og at der i det her tilfælde kan være tale om sammenstød mellem supertunge sorte huller med en masse på op mod en milliard gange vores egen sol.

Til sammenligning mener forskere at de sorte huller, der står bag de tidligere målte tyngdebølger kan have været mellem 30 og 100 solmasser tunge.

Analyserne af tyngdebølgerne tyder på, at kilden måske ligefrem kan være en stor population af ekstremt tunge sorte huller, der kredser omkring hinanden i par.

En anden forklaring kan være, at tyngdebølgerne kan stamme fra fordelingen af masse i tiden omkring Big Bang. Er det tilfældet kan opdagelsen potentielt give os helt ny indsigt i selve universets opståen, forklarer Søren Brandt.

"Det er revolutionerende, hvis støjen fra universets oprindelse kan måles. Mikrobølgebaggrundsstråling kan kun hjælpe os tilbage til 400.000 år efter Big Bang - før den tid er alt bare en grå sky for os," lyder det fra seniorforskeren.

"På den måde kan tyngdebølger potentielt blive et nyt vindue ind til universets begyndelse," siger han.