Nu märker vi hur allt gungar

Årets Nobelpris i fysik går till UPPTÄCKT E N AV GR AVITATIONSVÅGOR. På hösten 2015 registrerade forskarna hur jorden kortvarigt ändrade form när en våg svepte förbi. Nu används tekniken för att undersöka hittills okända delar av rymden.

Riktigt stora händelser i universum skapar vågor i själva rumtiden, till exempel när två svarta hål dras ihop till ett. Vågorna drar ut och klämmer ihop allt som de passerar. Detta förutsades redan för drygt hundra år sedan av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori – och i september 2015 kunde en sådan våg fångas upp för första gången, i det amerikanska observatoriet Ligo.

Att kunna registrera gravitationsvågor gör det möjligt för forskarna att studera fenomen och händelser i universum som inte går att upptäcka med till exempel radiovågor eller synligt ljus. Upptäckten kan liknas vid ett nytt sinne, som kan ge oss en helt ny bild av tillvaron, framför allt om den kombineras med andra metoder (se även sidan 32).

De gravitationsvågor som hittills har registrerats har berättat om en tidigare okänd typ av svarta hål som är större än femton solmassor, men mycket mindre än de gigantiska svarta hål som finns i centrum av galaxer. Vågor från kolliderande neutronstjärnor har också fångats upp. I framtiden hoppas forskarna även kunna upptäcka gravitationsvågor från andra typer av händelser, bland annat exploderande supernovor.

Gravitationsvågor skapas när föremål med massa accelereras. Vågorna är otroligt svaga och därmed svåra att registrera. I de flesta fall blir det så svaga krusningar att det inte finns en chans att urskilja dem.

Den tysk-amerikanske fysikern Rainer Weiss var en av de första som föreslog att gravitationsvågor borde kunna fångas upp med laserstrålar och en teknik som kallas interferometri. Redan 1967 presenterade han ett arbete om detta. Nu, 50 år senare, tilldelas han ena halvan av årets Nobelpris i fysik.

Den andra halvan av priset delas mellan Kip Thorne och Barry Barish. Kip Thorne har räknat ut vilken typ av händelser som skapar gravitationsvågor som är teoretiskt möjliga att fånga upp. Och Barry Barish är möjliggöraren, som gjorde Ligo till ett stort internationellt samarbetsprojekt, så att dess instrument till slut kunde bli så ofantligt känsliga som de behöver vara.

Gravitationsvågor har faktiskt varit föremål för Nobelpris tidigare, redan 1993. Då belönades Russel Hulse och Joseph Taylor för upptäckten att neutronstjärnor som kretsar kring varandra långsamt bromsas in. Vart tar den förlorade energin i rörelsen vägen? Relativitetsteorin förutsäger att paret ska stråla ut gravitationsvågor med en energi som exakt motsvarar den inbromsning som mättes upp.

Den gången gav sig gravitationsvågorna indirekt till känna. Årets Nobelpris i fysik handlar om ett mer direkt möte med själva vågorna, här på jorden.

Gravitationsvågsastronomin har nu bara börjat, och vi kan vänta oss många nya rön och upptäckter. Ligo i USA samverkar med den liknande men lite mindre anläggningen Virgo i Europa, och i bland annat Indien och Japan håller fler observatorier på att byggas. Utöver de markbundna antennerna planeras även ett rymdbaserat instrument, Lisa ( Laser interferometer space antenna). Det består av tre satelliter och ska sändas upp 2034. l