Det er det varme nye felt i moderne astronomi. Det seneste meddelelse af direkte detektion af gravitationsbølger af Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) indvarsler en ny æra af observationsastronomi, der er helt uden for det elektromagnetiske spektrum. Denne opdagelse fandt sted den 14. septemberth, 2015 og fik senere navnet GW150914. Dette skete kort efter at Advanced LIGO tændte i begyndelsen af september, et godt tegn på udstyrets rigtighed.
Forvent, at der kommer mere. Måske vil den anden gravitationsbølgedetektering ikke være så banebrydende som den første, men det er bestemt et mærkeligt univers derude. LIGO skete ikke fra den ene dag til den anden. Den originale LIGO kørte i omkring et årti, der startede i 2002, og der blev ikke hørt en gravitations-kvidren, som formåede at bestå videnskabelig undersøgelse. Der var faktisk Vegas-odds placeret på den direkte påvisning af gravitationsbølger (sammen med CERNs opdagelse af Higgs-boson-partiklen) helt tilbage i 2013: vi håber, at ingen mistede deres trøje på den.
Og ja, du kunne spore fortællingen helt tilbage til Einsteins generelle relativitetsteori a århundrede siden i 1916 , der antager eksistensen af gravitationsbølger i rumtidens struktur. Tidlige forsøg på at detektere gravitationsbølger ved hjælp af gigantiske cylindriske Weber-stænger i 1960'erne og 70'erne fremhævede, hvor vanskelig jagten på de små buggers i sidste ende ville vise sig at være. Den type bevægelse LIGO leder efter erlille bitte, i størrelsesordenen 1/1000thdiameteren af en proton. Alt i LIGOs lokale miljø ryster det mere end det, den primære årsag til, at der er brug for to geografisk adskilte detektorer. Den indirekte påvisning af gravitationsbølger set i timing glitches af binær pulsar PSR B1913+16 gav Russell Hulse og Joseph Taylor Nobelprisen i fysik i 1993.
LIGO er nu åben for forretning, men er ikke det eneste spil i byen, når det kommer til gravitationsbølgeastronomi.
Gravitationsbølgeastronomi bliver international, som LIGO Indien (nogle gange omtalt som INDIGO ) modtog grønt lys for nylig i kølvandet på detektionsmeddelelsen. Den tredje LIGO-detektor, der skal begynde videnskabelige operationer omkring 2019, vil blive bygget i Indien. Dette vil give LIGO den 'tredje vektor', som den oprindeligt var forudset med, hvilket gør det muligt for forskere at fastlægge kilderetningen på himlen. Andre detektorer er også på jagt, herunder VIRGO nær Pisa, Italien, GEO600 i Tyskland og KAGRA Japan.
Pårørende følsomheder, herunder LISA, LIGO og Advanced LIGO. Billedkredit: Wikimedia Commons/Christopher Cole, Robert Berry, Christopher Berry
Ingeniører stopper ikke med den nuværende version af LIGO. Ligesom Advanced LIGO byggede på de hårde lektioner fra old school originale LIGO og Enhanced LIGO, vil senere versioner finpudse disse færdigheder og teknikker, med stadig større følsomhed.
LISA Pathfinder i rummet. billedkredit: ESA
LISA Pathfinder startede også videnskabelige operationer i denne uge. Lanceret den 3. decemberrd, 2015 fra Kourou, Fransk Guyana, LISA Pathfinder vil ikke detektere gravitationsbølger. Det vil dog bane vejen for en fuld rumbaseret gravitationsbølgedetektor, der skal lanceres engang i 2030'erne. Ja, det er svært at forestille sig, at 2030 nu er tættere på os i tiden end Y2K. eLISA står for den udviklede Laser Interferometer Space Antenna og vil indeholde tre fritflyvende varianter af LISA Pathfinder rumfartøjet med en interferometribaselinje på en million kilometer på en side. Guld-platin testmasserne er i fri flyvning fra denne uge, en første. eLISA blev født ud af den oprindelige fælles NASA/ESA LISA-mission, efter at NASA trak sig ud af projektet i 2011. JAXA har også planer om en rumbaseret gravitationsbølgedetektor kaldet Deci-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory (DECIGO), til lancering engang omkring 2027.
En kunstners opfattelse af et 'pulsarweb.' Billedkredit: David Champion/NASA/JPL
-Og endelig; kunne 'pulsarbaner' bruges til at detektere lavfrekvente gravitationsbølger? Det er ikke så underlig en idé, som det lyder. En nylig undersøgelse fra det nordamerikanske Nanohertz-observatorium for gravitationsbølger (NANOGrav) ser på at bruge radioobservationer af millisekunders pulsarer. I modsætning til den voldsomme begivenhed, som LIGO var vidne til - en sammensmeltning af to sorte huller, hver omkring 30 gange vores Sols masse - burde lavfrekvente gravitationsbølger genereres ved at kredse om massive sorte huller som følge af galaktiske fusioner. Sådan en krusning i rum-tid ville feje langsomt forbi Jorden, men afsløre sig selv i små timing variationer fra fjerntliggende pulsarer. Forestil dig, at Jorden er i centrum af sådan et væv, der blidt 'gynger' som et blad på en dam, mens krusninger passerer forbi. At se denne afslørende variation på tværs af hundredvis af pulsarer ville være den rygende pistol til denne unikke form for detektion.
Alle fantastiske ting. Vi lever nu i en æra, hvor gravitationsbølgeastronomi nu er en realitet.
Forvent flere fantastiske fund!
