Gravitasjonsbølge
Gravitasjonsbølger er ifølge den generelle relativitetsteorien energi som forplanter seg utover fra en kilde i en bølgeform med lysets hastighet. Gravitasjonsbølger kan også forklares som fluktuasjoner i den firedimensjonale romtidens krumning. Dette skyldes masse i universet, f.eks. galakser, stjerner og planeter.
Bakgrunn, beskrivelse
redigerGravitasjonsbølger ble forutsett av Einstein i relativitetsteorien i 1916,[1] som sier at massive objekter innvirker på romtid rundt seg. Når disse objekter akselererer, skaper de gravisjonsbølger: Bølger i romtid (tid/rom) som sprer seg utover, slik som bølger i kjølvannet bak en båt.[2]
Det første eksperimentelle bevis på gravitasjonsbølgers eksistens ble funnet av Joseph Hooton Taylor jr. og Russell Alan Hulse i 1974 da de oppdaget den første binære pulsaren. Pulsarer er raske roterende nøytronstjerner som sender ut korte regelmessige pulser av radiostråling. Uregelmessigheten i pulsene fra pulsaren PSR 1913+16 fikk dem til å dra konklusjonen om at denne pulsaren hadde en ledsager i form av en annen nøytronstjerne som svevde rundt i en tett bane. De to stjernenes sammenlagte sterke gravitasjonsfelt påvirker frekvensen på radiopulsene som sendes ut, og Taylor og Hulse kunne vise at stjernene roterte mye raskere nær hverandre. Det ble foreslått at dette kom av at stjernene taper energi når de sender ut gravitasjonsbølger. De to ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1993.
Flere forskningsprosjekter har vært igangsatt for å påvise gravitasjonsbølger. I september 2015 begynte LIGO å utføre observasjoner. I februar 2016, hundre år etter at Einstein hadde postulert gravitasjonsbølgers eksistens, fastslo fysikerne ved LIGO at de hadde målt gravitasjonsbølger fra en kollisjon mellom to sorte hull.[3]
Forskning
rediger
3. desember 2015 ble ESAs sonde LISA Pathfinder skutt opp. Sonden skal teste ut teknologi for å registrere gravitasjonsbølger. Sonden har to identiske terninger av gull/platina på 46 millimeter med 38 centimeters avstand fra hverandre. Sonden skal plasseres i Lagrangepunkt 1 (L1), og terningene skal frigjøres for all mekanisk kontakt med sonden, slik at det eneste som kan påvirke dem er gravitasjon. Et komplisert lasermåler-system med presisjon på en milliarddel millimeter skal forsøke å registrere påvirkning fra gravitasjonsbølger.[4]
Det ble annonsert 11. februar 2016 at Ligo har observert en bølge fra to sorte hull som kolliderte.[5] De to sorte hull var omtrent 1,3 milliarder lysår fra oss, det ene på 29 ganger solens masse, og dent andre 36 ganger; de gikk i bane rundt hverandre og forente seg så til ett sort hull. Hastigheten hadde rett før sammensmeltningen akselerert så meget at hvert omløp varte bare noen få millisekunder, ifølge Frans Pretorius. Da de forente seg, fikk det resulterende sorte hull en masse på 62 ganger solens masse – tre solmasser lettere enn de to hadde hatt sammenlagt. Den overskytende masse gikk da med til å lage gravitasjonsbølgene i romtid.[2]
LIGOs to detektorer, den ene i Hanford i staten Washington i USA og den andre i Livingston i Louisiana, følte «sjokkene» fra bølgen den 14. september 2015 så å si samtidig. Deres sensorer registrerte at romtid ekspanderte og trakk seg sammen med så meget som en tusendedel av størrelsen av et proton - en minimal distanse, men ti ganger større enn den minste enhet som LIGO kan måle.[2]
Forskerne kan vanskelig anskueliggjøre gravitasjonsbølger helt enkelt; de visualiseringer som foretas med bølger ut fra en kilde er gjort på ett plan, skjønt bølgene beveger seg i alle retninger. Men de kan lydliggjøre bølgene ved å «oversette» frekvensen av gravitasjonbølgene til hørbare lydbølger. Man kan da høre signalet ved det forskerne kaller et «chirp» (kvitter): En høyere tone og styrke knyttet til de sorte hullenes stadig raskere rotering rundt hverandre. Et autentisk eksempel ble den 11. februar 2016 gjort tilgengelig og presentert for eksempel på YouTube og nettutgaven av New Scientist.
Referanser
rediger- ^ The Detection of Gravitational Waves using LIGO Arkivert 3. mars 2016 hos Wayback Machine. – Barry C. Barish, California Institute of Technology
- ^ a b c Revolution in physics as gravitational waves seen for first time, The New Scientist, 11. februar 2016. Lest 11. februar 2016
- ^ Castelvecchi, Davide; Witze, Witze. «Einstein's gravitational waves found at last». Nature News. doi:10.1038/nature.2016.19361. Besøkt 11. februar 2016.
- ^ Science Daily - LISA Pathfinder en route to gravitational wave demonstration (publisert 3. desember 2015) Besøkt 4. desember 2015
- ^ Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Physical review letters.
Litteratur
rediger- Bartusiak, Marcia. Einstein's Unfinished Symphony. Washington, DC: Joseph Henry Press, 2000.
- Chakrabarty, Indrajit, "Gravitational Waves: An Introduction". arXiv:physics/9908041 v1, Aug 21, 1999.
- Landau, L. D. and Lifshitz, E. M., The Classical Theory of Fields (Pergamon Press), 1987..
- Will, Clifford M., The Confrontation between General Relativity and Experiment. Living Reviews Relativity 9 (2006) 3.
- Peter Saulson, Fundamentals of Interferometric Gravitational Wave Detectors, World Scientific, 1994.