LIGO Scientists Oppdag Gravitasjonsbølger, Bevis Albert Einstein Høyre

I dag har forskere med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) bekreftet at de endelig har funnet bevis på gravitasjonsbølger og dermed løst det 100 år gamle puslespillet som besatt Albert Einstein. Det er en av de viktigste funnene noensinne laget av fysikere, og det lover å lede mot en kaskade av andre åpenbaringer.

"Vi har oppdaget gravitasjonsbølger," forteller LIGO regissør David Reitze under torsdagens kunngjøring, som bekrefter månedlige rykter som sirkulerer rundt det vitenskapelige samfunn. "Dette er virkelig et vitenskapelig måneskudd. Og vi gjorde det - vi landet på månen."

Tilbake i 1916 publiserte Einstein sin relativitetsteori. Blant de mange måtene det spiller en sentral rolle i grunnlaget for moderne fysikk, forutspådde teorien eksistensen av gravitasjonsbølger: krusninger i tidsrom som beveger seg utad, forårsaket av massens tilstedeværelse. Etter å ha satt eksistensen av disse krusninger, døde Einstein før han faktisk fant dem.

Fordi Einsteins arbeid var seminal, er nesten alt vi tror vi vet om tyngdekraften, avhengig av eksistensen av gravitasjonsbølger. Det betyr at inntil i dag var det meste av det vi visste om tyngdekraften ikke faktisk bekreftet. Det er alt forandring.

Hvorfor tok det så lang tid? Gravitasjonsbølger er så uanstendig små og svake at forskere har latt etter et signal som er på en skala til kraften til -23. Det har alltid vært en oversikt over sekundære bevis, men ekte bevis er sint vanskelig å finne på den skalaen, og derfor ble LIGO satt sammen for 25 år siden. Et samarbeid mellom MIT, Caltech og nesten 1000 forskere på tvers av 16 land, bygget LIGO noe som kalles et interferometer: et fire kilometer langt instrument som skyter lasere frem og tilbake med speil for å oppdage signaler som er så små 1/1000 diameteren av en proton.

LIGO bygde to av disse ultrafølsomme instrumentene - en i Hanford, Washington, og en annen i Livingston, Louisiana - for å sikre at alt de fant kunne bli verifisert. Begge instrumentene gikk online i 2002, men i 13 år var det bare mørke.

Den 14. september 2015 ble to dager etter at nyoppgraderte interferometre ble gjort i drift, LIGO-forskere endelig funnet noe. Som de senere ville lære, var det et signal som ble produsert av to svarte hull - hver 150 km i diameter og 30 ganger solens masse. De spredte seg til hverandre ved omtrent halvparten av lysets hastighet. De kolliderte og slått sammen i et enkelt svart hull.

Den totale energien kollisjonen utvist var over 50 ganger kraftigere enn av alle stjernene i universet satt sammen.

Ifølge Reitze var de registrerte signalene i tråd med hvilke ligninger Einsteins teori ville forutse under disse forholdene. Likevel fant han og hans kollegaer dataene "mind boggling."

Signalene er ikke bare en titt på hvilke gravitasjonsbølger som ser ut. De illustrerer også faktiske egenskaper ved fusjonen og de svarte hullene før og etter kollisjonene. Ifølge LIGO-forskeren Gabriela Gonzalez viser bølgeformene til de fangede signalene at det fusjonerte sorte hullet faktisk er litt mindre enn summen av de to opprinnelige objektene. Videre skjedde denne fusjonen for 1,3 milliarder år siden, "sa hun," da det multikellulære livet her på Jorden bare begynte å spre seg."

Gonzalez spilte et modifisert lydopptak av signalet - en kort, fugleaktig chirp. "Dette er den første av mange som kommer," sa hun.

Resultatene av funnene kan ikke overvurderes. Oppdagelsen setter ikke bare et århundre gammelt mysterium - det åpner mennesker opp for å lære mer om universet gjennom et unikt objektiv. Før torsdag var astrofysikere i det vesentlige begrenset til å studere universet gjennom det elektromagnetiske spektret. Mens vi har lært mye, er det en enorm mengde om stjerner, supernovaer, svarte hull og andre fenomener som vi ikke kan studere uten å observere og måle gravitasjonsbølger. Å vite at vi endelig kan høre på disse signalene åpner forskere for en hel del av universet som pleide å være stengt.

Faktisk viser LIGOs resultater effektivt eksistensen av svarte hull.

Kanskje mest spennende, understreket berømte astrofysiker og LIGO medgrunnlegger Kip Thorne (rangert 7th, men definitivt trending oppover nå), vil være muligheten til å studere hva som er kjent som "kosmiske strenger", som forskere synes å forklare utvidelsen og inflasjonen av univers siden Big Bang.

Andre spørsmål kan forskere kanskje svare med større studie av gravitasjonsbølger: Hvor fort er universet ekspanderende? Hva forårsaker en supernova? Hvor fort går gravitasjonsbølger i forhold til lys?

Starte LIGO "var en stor risiko," sa France Cordova, direktør for National Science Foundation. Men den risikoen i dag ser ut til å ha lønnet seg. "Einstein ville være strålende."

Torsdagens kunngjøring vil også sikkert øke større forhåpninger for LISA Pathfinder - et romfartøy som fungerer som en testbed for eLISA, et mellomrombasert interferometer - og vil sterkt validere penger og tid investert i prosjektet.

Og det er bare starten. Vi skal lære mer om universet enn vi kanskje har trodd mulig, og kan endelig komme nærmere forståelsen av universets opprinnelse og fremtid. "Det som virkelig er spennende er hva som kommer neste," sa Reitze.