Nye tyngdebølgedetektorer vil revolutionere astronomien
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.

Nye tyngdebølgedetektorer vil revolutionere astronomien

Illustration: MI Grafik

Et helt nyt vindue til universet har åbnet sig: Efter at have ledt efter dem siden 1960’erne kan fysikerne nu detektere de svage krusninger i rumtiden, der kaldes gravitationsbølger eller tyngdebølger.

Det skete første gang i de to amerikanske Ligo-detektorer (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) i september 2015, og opdagelsen blev offentliggjort i februar i år.

Ved at måle tyngdebølger kan forskerne blive meget klogere på nogle af de mest eksotiske fænomener i universet, ikke mindst sorte huller, neutronstjerner og supernovaer.

Artiklen fortsætter under grafikken

Illustration: MI Grafik

Lige nu står vinduet kun på klem, men fysikerne er fast besluttede på at lukke det helt op og få mest muligt ud af den nye måde at observere universet på. De er i fuld gang med at opgradere eksisterende detektorer og bygge helt nye. I hver sin ende af USA er de to amerikanske detektorer ved at få en overhaling, og snart er den europæiske detektor Virgo også klar i en ny og forbedret udgave.

Kun de to Ligo-detektorer har hidtil været i stand til at opfange de ekstremt svage tyngdebølger, og det er kun blevet til to sikre opdagelser – i begge tilfælde stammende fra par af sorte huller, der har kredset stadigt tættere på hinanden for til sidst at smelte sammen. Sorte huller er både tunge og uhyre kompakte, og det er, når de optræder parvist – som såkaldt binære sorte huller – at de giver den kraftigste bølgegang i rumtiden.

Vi kan imidlertid forvente en del flere opdagelser i 2017, og forhåbentlig vil det ikke kun være fra binære sorte huller, men for eksempel også fra binære neutronstjerner eller fra et sort hul, der vokser sig større ved at sluge en neutronstjerne. Hver opgradering af Ligo-detektorerne betyder nemlig en længere rækkevidde, så chancen for at opdage sjældne fænomener stiger, idet begivenheder i et stadigt større område af universet vil kunne detekteres.

Ligo Livingston – hver af detektorens arme er 4 km lange. Illustration: LIGO Laboratory

Europæiske Virgo er snart klar

En tyngdebølgedetektor er et L-formet interferometer med to lange arme, hvori laserstråler farer frem og tilbage for til sidst at mødes igen. Når en tyngdebølge kommer forbi, påvirkes rumtiden, så den ene arm bliver en smule længere, mens den anden bliver en smule kortere. Det kan måles. Jo længere arme, desto mere følsom er detektoren, og armene på de to Ligo-detektorer er 4 km lange.

Følsomheden kan ikke kun øges ved at forlænge armene, men også for eksempel ved at bruge kraftigere lasere og forbedre de spejle, der reflekterer laserlyset. Fysikerne har mange ideer til, hvordan Ligo-detektorerne kan optimeres, så der er planlagt adskillige opgraderingsrunder i de kommende år. Den igangværende vil betyde, at tyngdebølger fra to kolliderende neutronstjerner vil kunne måles, selv om de stødte sammen helt op til 300 millioner lysår herfra. Før var grænsen cirka 230 millioner lysår.

Med to detektorer kan man sikre sig, at der rent faktisk har været en tyngdebølge forbi, og at der ikke bare er tale om en form for støj. Når begge detektorer viser samme signal, er den sandsynligvis god nok. Med en detektor mere kan man også finde ud af, hvor på himlen signalet kommer fra, og derfor er det vigtigt med flere tyngdebølgedetektorer. De er da også på vej, og i første omgang glæder forskerne sig til, at Advanced Virgo bliver taget i brug omkring årsskiftet.

Frankrig, Italien, Holland, Polen og Ungarn står bag Advanced Virgo, der er placeret i nærheden af Pisa i Italien. Detektoren har 3 km lange arme og vil være næsten lige så følsom, som Ligo-detektorerne var det først på året. Når de næste tyngdebølger fra kolliderende sorte huller rammer Jorden, bliver de forhåbentlig også registreret i Europa, og hvis to neutronstjerne støder sammen ikke alt for langt herfra, kan det også måles.

Vigtigt med flere detektorer

Når den retning, tyngdebølgerne kom fra, kan fastlægges med stor nøjagtighed, kan man rette andre teleskoper i samme retning. Det vil vise sig, om de begivenheder, der resulterer i forholdsvis kraftige tyngdebølger, også giver elektromagnetisk stråling. For eksempel har astrofysikere en mistanke om, at kortvarige gammaglimt – pludselige udbrud af gammastråling – kommer fra kolliderende neutronstjerner, og hvis et gammaglimt og tyngdebølger fra binære neutronstjerner dukker op samtidig, bliver teorien bekræftet.

Ved at sammenligne målinger fra flere detektorer kan man nemmere finde de signaler, der måtte gemme sig i den uundgåelige baggrund af støj, og specielt kan man bedre få øje på helt uventede signaler. Det er endnu en grund til at satse på flere detektorer, og den næste i rækken bliver bygget 200 meter under overfladen af bjerget Ikenoyama i Japan. Ved at bygge under jorden minimeres den seismiske støj. Kagra (Kamioka Gravitational-wave Detector) får arme, der er 3 km lange, og den vil stå klar i 2018.

Også i Indien er en ny detektor på vej. Ideen er at bygge en kopi af de amerikanske detektorer med solid støtte fra den amerikanske grundforskningsfond NFS, og projektet er godkendt af den indiske regering. Konstruktionen er endnu ikke gået i gang, men Ligo-India skal stå klar inden 2024.

Der er mindre fremskredne planer om detektorer i Kina og i Australien, og fysikerne drømmer naturligvis også om enorme fremtidige detektorer med navne som Einstein Telescope (10 km lange arme) og Cosmic Explorer (40 km lange arme).

Med sidstnævnte kan tyngdebølger fra hele det observerbare univers opfanges. Fysikerne med speciale i tyngdebølger kommer ikke til at kede sig de kommende årtier.

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Månen deformerer Jorden. Det er den form for tyngdevirkning som kaldes et tidefelt altså det der sætter tidevandet op i oceanerne. Samtidig deformerer tidefeltet jorden. Dvs man kan observere de samme perioder som men ser i tidevandet: 12 timer, 24 timer og længere perioder 14 dg 1 måned ,
halvt år og 1 år osv. Solen giver også sit bidrag.
Tidedeformationen er af størrelsen 1:10**8. En strain-seismograf kan detektere tidedeformationen og kan ligeledes detektere fjerne jordskælv. Der er egentlig ikke nogen principiel forskel mellem et strainseismometer og en tyngdebølgesensor. Fysikken i en tyngdebølge og et tidefelt er den samme. Tyngdebølgesignalerne her er dog mange størrelsesordner mindre, se figuren ovenfor.

  • 3
  • 0

Der er også meget som tyder på at ESA vælger LISA missionen som den næste L3 mission. Et rum baseret gravitationsbølge detector,

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