Derfor er gravitationsbølger interessante
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Derfor er gravitationsbølger interessante

Forhåndsinteressen og spændingen er enorm. Den 11. februar 2016 kan blive en lige så stor dag for fysikken som 4. juli 2012, hvor Cern annoncerede opdagelsen af Higgsbosonen.

Læs også: Higgs'en er i hus og det ligner en nobelpris

Nogle mener endog, at dagen i dag kan blive endnu større, hvis forskere fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Ligo) i USA som forventet på en pressekonference kl. 16.30 dansk tid vil annoncere, at de har detekteret gravitationsbølger udsendt fra to sorte huller, som er i færd med at støde sammen.

Pressekonferencen kan følges live via flere forskellige websites.
Du kan se med her

Læs også: Live-tv: Følg med, når forskerne be- eller afkræfter rygter om gravitationsbølger fra sorte huller

Gravitationsbølger er en direkte konsekvens af Einsteins generelle relativitetsteori, og opdagelsen vil uden tvivl i mange medier og kommentarer blive omtalt som endnu en fjer i hatten på teorien.

Læs også: Hip hip hurra: Den generelle relativitetsteori fylder 100 år

Mere vigtigt er dog, at opdagelsen vil bane vejen for at studere universet på en måde, som ikke kan gøres med andre metoder.

Et kig på Big Bang

Med synligt lys og anden elektromagnetisk stråling kan man studere universet tilbage i tiden til omkring 300.000 år efter big bang.

Det ældste elektromagnetiske signal er den kosmiske baggrundsstråling, som den europæiske Planck-satellit med et dansk designet spejl har lavet de hidtil mest nøjagtige målinger af.

Læs også: Unikke satellit-data fastslår universets alder med hidtil uset nøjagtighed

Før den tid var universet ikke gennemsigtigt for elektromagnetisk stråling, da elektroner endnu ikke var bundet til atomkerner.

Med neutrino-astronomi kan man principielt studere universet tilbage til, da det kun var ét sekund gammelt.

Men det allerførste og mest spændende sekund i universets liv - helt tilbage til den såkaldte Planck-tid på ca. 10^-43 sekund - kan kun studeres med gravitationsbølger.

Læs også: Hvirvler i rumtiden omkring sorte huller overrasker forskerne

På den måde kan det måske blive muligt at studere opspaltningen af naturkræfterne og se, hvordan den elektrosvage kraft omkring 10^-12 sekund efter Big Bang delte sig i den elektromagnetiske kraft og den svage kernekraft.

Så selv om Einstein nok engang vil blive nævnt og hyldet i forbindelse med opdagelsen af gravitationsbølger, er opdagelsen ikke blot endnu en bekræftelse af den generelle relativitetsteori. Den er markeringen af, at vi kan studere universet på en helt ny måde, som kan være med til forklare de voldsomme hændelser i den allerførste tid i universet, som hidtil har været skjult for os.

Følsomheden skal forbedres

Der kommer dog til at gå en rum tid, før rumtiden i detaljer kan kortlægges præcist med gravitationsbølgeobservatorier.

De nuværende observatorier i USA og Europa vil ikke være følsomme nok, selv ikke efter de i de kommende år får forbedret deres følsomhed efter et allerede fastlagt program. Men de vil uden tvivl opdage flere voldsomme hændelser, der involverer neutronstjerner, sorte huller og slige objekter, der kan hjælpe astronomer og astrofysikere til at give en bedre beskrivelse af universet.

Gravitationsbølger kan også studeres med rumobservatorier. Satellitten LISA Pathfinder, der blev opsendt 3. december 2015, skal afprøve teknologi, som kan danne basis for et større observatorium engang i fremtiden.

Læs også: Einsteins frie fald testes i rummet

Gravitationsbølger er rystelser i rumtiden

I den generelle relativitetsteori er rum og tid sammenflettet i den firedimensionale rumtid.

Den amerikanske fysiker John Archibald Wheeler har beskrevet essensen af den generelle relativitetsteori i én enkelt, smuk sætning:

'Rum-tiden fortæller stof, hvordan det skal bevæge sig; stof fortæller rum-tiden, hvordan den skal krumme'.

Når stof bevæger sig, ændrer krumningen af rumtiden sig, og ændringen udbreder sig som små rystelser med lysets hastighed.

Rystelserne eller gravitationsbølgerne er dog så små, at der skal flyttes rundt på meget store objekter, for at man kan få et signal, der kan måles i praksis.

Det kan eksempelvis ske, når to sorte huller, der nærmer sig hinanden, vil miste energi, som udsendes i form af gravitationsbølger.

Ligo og tilsvarende observatorier leder efter sådanne bølger med avancerede lasersystemer, der kan måle bevægelser af objekter, der flytter sig mindre end diameteren af en proton.

Læs også: Krusninger i rumtiden skal afsløre neutronstjerner og sorte huller

Illustration: MI Grafik

Den første udgave af Ligo stod færdig i 2002, men det er først efter en opgradering, som blev fuldendt sidste år, at følsomheden er blevet så god, at man kan forvente at måle de svage gravitationsbølger.

Læs også: Dansk astrofysiker: Hundredvis af sammenstød mellem sorte huller vil blive registreret hvert år

Einstein mistede og genvandt troen på gravitationsbølger

Selv om Albert Einstein tidligt indså, at gravitationsbølger var en konsekvens af hans generelle relativitetsteori, kom han senere i stærk tvivl.

I 1936 var Einstein endog kommet til den overbevisning, at de næppe fandtes. I et brev til Max Born skrev Einstein:

'Sammen med en ung kollega (Nathan Rosen, red.) er jeg kommet frem til det interessante resultat, at gravitationsbølger ikke eksisterer'.

Einstein og Rosen skrev en artikel herom, som de indsendte til Einsteins daværende favorittidsskrift Physical Review.

Her blev artiklen dog afvist, efter at en anonym reviewer, som senere er blevet identificeret som Howard P. Robertson, havde fundet en fejl.

Einstein blev så utilfreds hermed, at han trak artiklen tilbage og aldrig siden publicerede noget som helst i Physical Review.

Han fik optaget artiklen uforandret i tidsskriftet Journal of Franklin Institute. Under den sidste korrekturlæsning var Einstein dog i kontakt med Robertson - uden at vide, at det var ham, som havde afvist artiklen til Physical Review.

Robertson overbeviste Einstein om, at han havde mistolket sin analyse, så artiklen blive rettet i sidste øjeblik til at have konklusionen, at gravitationbølgerne var reelle nok.

Indirekte observation i 1974

I 1974 fandt amerikanerne Joseph Taylor og Russel Hulse en binær pulsar bestående af to neutronstjerner, der kredser om hinanden med en periodetid på ca. otte timer.

De detaljerede målinger viste, at rotationstiden blev formindsket med 75 mikrosekunder pr. år - pga. et energitab, som udsendes i form af gravitationsbølger.

Denne indirekte observation af gravitationsbølger blev i 1993 belønnet med Nobelprisen i fysik.

Den første direkte observation af gravitationsbølger vil ligeledes være en bedrift i Nobelprisklassen.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det må blive noget af en opgave at filtrere tidejord og små jordskælv bort, som også vil ændre på længderne.
På den anden side må det være et meget følsom seismometer.

  • 3
  • 9

Der er måske noget jeg ikke forstår. Jeg har ellers altid fået at vide, at tyngdekraften virker instantant (altså uden hastighed) - og, at den har en uendelig udstrækning (så, selv den mindste sten påvirker den fjerneste galakse).

Er det ny viden, at tyngdekraften udbreder sig med lysets hastighed? Eller er det mig, der før har fået fortalt noget forkert?

  • 4
  • 4

Uha, gru, gys og tænders skæren for en sammenligning. Jeg læser ikke Ingeniøren i forventning om et nyhedsmedie, der er helt fremme i forreste række i nyhedsræset. Jeg læser bladet for at få saglig og faglig indsigt, lige præcis det som EB ikke er kendt for, men som Ramskov altid leverer.

  • 12
  • 0

At tyngdekraften virker instantant er vel ikke i modsætning til at ændringer i et gravitationsfelt udbredes med lyshastighed? Jeg kan godt lide analogien at rumtiden er som en madras. Objekter bøjer rumtiden som en stålkugle ville lave en fordybning i madrassen. Hvis to kugler er tæt nok på hinanden trækkes de sammen pga af de respektive fordybninger og da en meget tung kugle laver en større krumning vil det i praksis se ud som om den tiltrækker mindre selvom de i princippet tiltrækker hinanden.
Omkring et stillestående objekt er krumningen statisk og har dermed ingen udbredelseshastighed. Det er vel det der menes med at "tyngdekraften virker instantant"? I så fald er det udsagn vel ikke i modsætning til, at ændringer i krumningen udbredes med en endelig hastighed?

  • 2
  • 0

Omkring et stillestående objekt er krumningen statisk og har dermed ingen udbredelseshastighed. Det er vel det der menes med at "tyngdekraften virker instantant"? I så fald er det udsagn vel ikke i modsætning til, at ændringer i krumningen udbredes med en endelig hastighed?

Jeg tror at du vil få meget svært ved at finde et stillestående objekt i hele universet. Og i så fald: stillestående i forhold til hvad? Samtlige legemer i solsystemet bevæger sig i forhold til hinanden, og i forhold til mælkevejen. Derfor er det relevant at deres gravitation udbredes med en endelig hastighed.

  • 1
  • 0

Om objektet bevæger sig eller ej er (medmindre jeg har misforstået noget) ikke så relevant, så længe det ikke accelererer.

Det er meget relevant om objektet bevæger sig eller ej. Prøv at tænke på f.eks. planeten Jupiter. Afstanden fra jorden varierer , men kan f.eks. være 750.000.000 km. Lys og tyngde fra Jupiter udbredes med lysets hastighed på 300.000.000 m/s. Både lys og tyngde fra Jupiter er altså ca. 42 minutter forsinket. Men i løbet af de 42 minutter har Jupiter bevæget sig videre i sin bane, og vi ser den altså ikke hvor den faktisk befinder sig.

Summa summarum: retningen til Jupiters tyngdekraft er ikke en lige linje til dens faktiske position, men en lige linje til der hvor vi ser den.

Det har ikke noget med acceleration at gøre.

  • 3
  • 0

Hmm, spændende. Jeg er ikke astronom, så jeg indrømmer gerne at jeg kan have misforstået det, men jeg er nysgerrig, så hvis det er tilfældet vil jeg meget gerne henvises til et sted hvor jeg kan læse mere.

Ifølge nedenstående wikipedia-artikel gælder det for et gravitation, som for en elektromagnetisk ladning, at hvis det bevæger sig med konstant hastighed er der ikke nogen forsinkelse af den position som potentialet "peger imod". Det er ikke det samme som at påstå, at gravitationsbølger (der er analoge til den elektromagnetiske stråling) udbredes instantant. Jeg kan som sagt sagtens have misforstået implikationerne af det, og der er kun en enkelt kilde på artiklen, så måske er det lodret forkert. Jeg tager meget gerne imod lærdom hvis det er tilfældet:-)

"As in the case of the Liénard–Wiechert potentials for electromagetic effects and waves, the static potentials from a moving gravitational mass (i.e., its simple gravitational field, also known as gravitostatic field) are "updated," so that they point to the mass's actual position at constant velocity, with no retardation effects. This happens also for static electric and magnetic effects and is required by Lorentz symmetry, since any mass or charge moving with constant velocity at a great distance, could be replaced by a moving observer at the same distance, with the object now at "rest." In this latter case, the static gravitational field seen by the observer would be required to point to the same position, which is the non-retarded position of the object (mass). Only gravitational waves, caused by acceleration of a mass, and which cannot be removed by a change in a distant observer's inertial frame, must be subject to aberration, and thus originate from a retarded position and direction, due to their finite velocity of travel from their source. Such waves correspond to electromagnetic waves radiated from an accelerated charge."

https://en.wikipedia.org/wiki/Retarded_pos...

  • 0
  • 0

Ifølge nedenstående wikipedia-artikel gælder det for et gravitation, som for en elektromagnetisk ladning, at hvis det bevæger sig med konstant hastighed er der ikke nogen forsinkelse af den position som potentialet "peger imod".

Det vil jeg lige overveje. Men samtidig påpege at legemer (planeter/måner) som kredser om andre legemer (solen/planet) er udsat for acceleration. Nemlig den gravitionelle centripetalacceleration som fastholder dem i deres bane.

  • 0
  • 0

Det er fint, med hvad er gravitation, manmhar i lang tid forsøgt at "fange" "bølgerne" for at finde ud af hvad de består af...... og det her giver ikke noget svar på det fundamentale spørgsmål

  • 0
  • 2

Der er måske noget jeg ikke forstår. Jeg har ellers altid fået at vide, at tyngdekraften virker instantant (altså uden hastighed) - og, at den har en uendelig udstrækning (så, selv den mindste sten påvirker den fjerneste galakse).

Er det ny viden, at tyngdekraften udbreder sig med lysets hastighed? Eller er det mig, der før har fået fortalt noget forkert?

Hvorfor får jeg 3-minus-tommelfingre for et oprigtigt spørgsmål? Det er da useriøst.

Men jeg kan tilføje:
"Isaac Newton's formulation of a gravitational force law requires that each particle with mass respond instantaneously to every other particle with mass irrespective of the distance between them" https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gra...

Så, altså, der ER forskel på hastigheden af tyngdebølger og 'hastigheden' af tyngdekraft.

:)

  • 1
  • 2

Hvorfor får jeg 3-minus-tommelfingre for et oprigtigt spørgsmål? Det er da useriøst.

Helt enig. Jeg syntes at thumbs ned er for barne sure individder, ikke reflekterende folk.

Nå men tager også chancen og stiller et spørgsmål.

Jeg forestiller mig at det tager ret lang tid når fx. to galakser støder sammen. Eller to gigant stjerner. Men hvor lang tid tager det to sorte huller, med en diameter på omkring 150 km.

To granitklumper i de størrelser vil vel hurtigt have overstået en kollision. Men igen deres masser er jo fuldstændig ubetydelig, sammenlignet med 2 gange 30 solmasser.

Jeg bemærker i teksten: "de har detekteret gravitationsbølger udsendt fra to sorte huller, som er i færd med at støde sammen."

I færd med at støde sammen. Tager det længere tid? og hvorfor?

  • 1
  • 2

Fordi det ikke er et frontalt sammenstød, de indfanges af hinandens tyngdekraft og snurre rundt om hinanden, mens de kommer tætter og tætter på hinanden...

Tak Michael. Det kunne jeg jo have sagt mig selv ;-).
Og med de masser, indfanger de jo nok hinanden noget tidligere end to stykker granit ville have gjort.

Og så fik jeg måske skabt et "paradoks", jeg fik ihvertfald en barnesur thumb ned. Jeg formoder at det er på grund af min kommentar omkring barnesur thumbs :-). Men det kan selvfølgelig også være spørgsmålet. Det er jo en mangfoldig verden vi lever i....

  • 1
  • 1

Men jeg kan tilføje:
"Isaac Newton's formulation of a gravitational force law requires that each particle with mass respond instantaneously to every other particle with mass irrespective of the distance between them"

Så, altså, der ER forskel på hastigheden af tyngdebølger og 'hastigheden' af tyngdekraft.

Og hvis du så læser lidt videre, så står der også at det var "godt nok" til at forklare alt man kunne observere i Newtons tid, og det først var i det 19 århundrede at man fandt at det ikke forholdt sig sådan. Du brokker dig over thumbs down, men laver tilsyneladende ikke den mindste smule research før du kommer med udtalelser der strider mod kendt viden.

  • 4
  • 0

Er det ny viden, at tyngdekraften udbreder sig med lysets hastighed? Eller er det mig, der før har fået fortalt noget forkert?

Hej David

Teorien var/er at gravitation udbreder sig med lysets hastighed, men man kender egentlig ikke gravitationsbølger (og gravitations) hastighed:

Does gravity travel faster than the speed of light?:
http://einstein.stanford.edu/content/relat...
Citat: "...
No, it doesn't appear to. Einstein's relativistic equation for gravity based on general relativity demands [ifølge teorien] that gravity travels at the speed of light, otherwise the predictions we get for the bending of light and the precession of the perihelion of Mercury would be quite different than what is experimentally determined.
...
If gravity traveled at any other speed than that of light, the trajectories that are calculated for spacecraft would always come out wrong because they include gravitational influences that change from moment to moment as the spacecraft, Sun and planets change their positions.
..."

Is the gravity of distant objects the cause of inertia?
http://einstein.stanford.edu/content/relat...
Citat: "... We do not really know. [<-det er grundlaget/aksiomet for Einsteins relativitetsteori ! ] General relativity and Mach's Principle seem to suggest that this is true...."

fra:

Ask the Astronomer:
http://www.astronomycafe.net/qadir/qanda.html

Special & General Relativity Questions and Answers:
http://einstein.stanford.edu/content/relat...

-

Lawrence Berkeley National Laboratory (2003, June 19). Berkeley Lab Physicist Challenges Speed Of Gravity Claim. ScienceDaily:
http://www.sciencedaily.com/releases/2003/...
Citat: "...
Samuel argues that Kopeikin erred when he based his calculations on Jupiter's position at the time the quasar's radiowaves reached Earth rather than the position of Jupiter when the radiowaves passed by that planet.
...
"With the correct formula, the effects of the motion of Jupiter on the quasar-signal time-delay are at least 100 times and perhaps even a thousand times smaller than could have been measured by the array of radio telescopes that Fomalont used," Samuel says. "There's a reasonable chance that such measurements might one day be used to define the speed of gravity but they just aren't doable with our current technology."
..."

University of Arizona (2013, January 8). Testing Einstein's famous equation E=mc2 in outer space. ScienceDaily:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/...
Citat: "...
In simple terms, the former, also called inertial mass, is what causes a car's fender to bend upon impact of another vehicle, while the latter, called gravitational mass, is commonly referred to as "weight."
...
"But my point is that gravitational mass may not be equal to inertial mass due to some quantum effects in General Relativity, which is Einstein's theory of gravitation. To the best of my knowledge, nobody has ever proposed this before."
...
The key to understand Lebed's reasoning is gravitation. On paper at least, he showed that while E=mc2 always holds true for inertial mass, it doesn't always for gravitational mass.

"What this probably means is that gravitational mass is not the same as inertial," he said.
...
According to the UA physicist, the curvature of space is what makes gravitational mass different from inertial mass.
..."

.28. jun 2008, Sprækker i Einsteins tyngdelove.
Pioneer-sonderne tabte fart på vej ud af solsystemet, og fem andre satellitter fik uventet meget fart på, da de udnyttede Jordens tyngdefelt til at blive slynget af sted. En konventionel forklaring er ikke fundet, for måske har vi ikke forstået tyngdekraften til bunds.
http://ing.dk/artikel/spraekker-i-einstein...

Kort historie

Newtons "love" blev forbedret med Albert Einsteins almene relativitetsteori. Vi undervises alligevel i Newtons "love" i folkeskolen, da disse er meget simplere og lettere at forstå, end den almene relativitetsteori - og lovene gælder med stor nøjagtighed i vores hverdag.

Albert Einsteins almene relativitetsteori og Kvantemekanikken er pt inkompatible - så der må dukke noget nyt op senere:

Physics World, December 1999, Volume 12 Issue 12 Article 2: Quantum gravity presents the ultimate challenge to theorists:
http://web.archive.org/web/20070107131122/...
Citat: "...Physics in the 20th century is founded on the twin pillars of quantum mechanics and the theory of relativity. However, in spite of the enormous successes of each theory individually, the two appear to be incompatible. This embarrassing contradiction at the very heart of theoretical physics remains one of the great outstanding challenges in science..."

.

Men indtil videre har Einstein relativitetsteori klaret sig fremragende. :-)

  • 1
  • 1

Bare lige for videnskabens hellige skyld. Formuleringen

De detaljerede målinger viste, at rotationstiden blev formindsket med 75 mikrosekunder pr. år - pga. et energitab, som udsendes i form af gravitationsbølger.

burde nærmere lyde:

De detaljerede målinger viste, at rotationstiden blev formindsket med 75 mikrosekunder pr. år - hvilket stemte overens med det teoretisk beregnede energitab, som udsendelse af gravitationsbølger ville afstedkomme.

Der var med andre ord ikke tale om en påvisning af gravitationsbølger, kun at teorien for dem passede med målingerne. I dette tilfælde.

  • 2
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten