Fysikkverdenen har vært i en svimmel de siste ukene, da tweets og rykter antyder at forskere kan ha oppdaget etterlengtede krusninger i romtid som kalles gravitasjonsbølger. Selv om noe av dette er spekulasjoner, er det noen bevis som tyder på at forskere ved Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) kan ha kommet over det første direkte beviset for disse bølgene siden Albert Einstein foreslo deres eksistens for et århundre siden i hans generelle teori av relativitet.
Relatert innhold
- Gravitasjonsbølger streiker to ganger
- Etter et århundre med leting oppdaget vi endelig gravitasjonsbølger
- Syv enkle måter vi vet at Einstein hadde rett (for nå)
- Apollo-era-data hjelper forskere med å lete etter gravitasjonsbølger
Her er fem ting å vite om gravitasjonsbølger for å forberede seg på den kommende kunngjøringen.
Hva er de?
Hvis du tenker på universet som et vidstrakt hav, er gravitasjonsbølger som krusninger forårsaket når en gjenstand slippes på overflaten. I følge Einsteins teori, endringer i akselerasjonen av massive objekter i rommet, som nøytronstjerner og sorte hull, starter disse utstrålende krusningene gjennom stoffets rom-tid - med de mest dramatiske effektene fra kollisjoner, skriver Joshua Sokol for New Scientist .
Hvorfor er de så store ting?
Gravitasjonsbølger vil ikke bare støtte relativitet, de kan også hjelpe forskere med å studere mange mystiske fenomener i kosmos. Astronomer skanner akkurat himmelen ved hjelp av det elektromagnetiske spekteret, som avslører forskjellige typer objekter avhengig av bølgelengden. Gravitasjonsbølger ville være "den mest direkte måten å studere den store brøkdelen av universet som er mørkt, " forteller LISA Pathfinder-forsker Bill Weber til Gizmodo . Bølgene passerer om enn ellers vanskelige å få øye på kropper, og gir et innblikk i de mystiske formene som vil være som å se dem i en helt ny bølgelengde.
Selv om de er unnvikende, er disse krusningene også sentrale for mange teorier om universets tidligste begynnelse. Beregninger viser at universet gikk gjennom en periode med rask ekspansjon i løpet av sekundene etter Big Bang. Gravitasjonsbølger som ble opprettet i denne raske inflasjonsperioden ville ha sno seg gjennom den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, den tidligste strålingen som gjennomsyrer universet. Krusningene etterlot seg et merke som et fingeravtrykk som kunne spores helt til begynnelsen av tilværelsen. LIGO er designet for å oppdage nyere bølger, kosmisk sett, men bare å bevise at de eksisterer ville være et stort skritt.
Hvordan ser forskere etter dem?
De fleste gravitasjonsbølgedetektorer fungerer ved å forsøke å få øye på små endringer i avstanden mellom objekter som er adskilt med en kjent mengde, rapporterer Maddie Stone for Gizmodo. Tanken er at en bølge som går gjennom Jorden ville rynke rom-tid på en måte som endrer den avstanden.
Det er flere pågående eksperimenter basert over hele verden, som hver tester forskjellige teknikker. LIGO har for eksempel to detektorer som ligger nesten 2000 miles fra hverandre, og den samler data fra 75 observatorier over hele verden for å oppdage og triangulere mulige signaler fra gravitasjonsbølger som går gjennom jorden. Andre forskere har foreslått å bruke svært følsomme atomklokker for å oppdage tidsmessige forvrengninger, og European Space Agency lanserte nylig en satellitt som skal teste teknologi som kan hjelpe forskere å utvikle nye måter å måle små svingninger i verdensrommet.
Hvorfor er de så vanskelige å oppdage?
Når du slipper en stein i en vannmasse, blir krusningene mindre jo lenger de beveger seg fra episenteret. Gravitasjonsbølger følger samme grunnprinsipp. Plassen er enorm, og forskere mener at mange av kildene til gravitasjonsbølger er kropper som svever på kantene av universet, noe som betyr at alle signaler som når jorden vil være ekstremt svake og vanskelig å isolere. De fleste observatorier som søker etter gravitasjonsbølger må kamme for små skjevheter i stoffet fra romtid - LIGO-detektorene, for eksempel, kan måle skift så små som en ti tusendels diameter av en proton, skriver Sokol.
Vent, hvorfor høres dette kjent ut?
Dette er ikke første gang forskere kunngjør oppdagelsen av gravitasjonsbølger. I 2014 sa astronomer som arbeidet med BICEP2-observatoriet nær Sørpolen, at de hadde funnet bevis for gravitasjonsbølger fra universets morgen. Men det viste seg å være en falsk alarm forårsaket av kosmisk støv. LIGO har også hatt sine egne falske positiver i fortiden. I 2010, før observatoriet ble oppgradert til sin nåværende følsomhet, oppdaget forskere hva de trodde kunne være bevis for en gravitasjonsbølge, men innså senere at det bare var et signal deres egne forskere ga for å teste om de kunne fortelle forskjellen mellom et falskt signal og den virkelige tingen.
Selv om vi ikke vil vite hva som skjedde på LIGO før på torsdag, er det bevis i observatoriets offentlige logger som antyder at de virkelig kan være på noe denne gangen. Siden det nåværende eksperimentet begynte i september i fjor, viser logger at LIGO-forskere har fulgt opp minst tre leads i forskjellige deler av himmelen, melder Sokol. Det kan være nok en falsk alarm, men foreløpig venter fysikere, astronomer og romentusiaster med økende spenning.
