LIGO Scientists Oplev Gravitational Waves, Bevis Albert Einstein Right

I dag bekræftede forskere med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), at de endelig har fundet tegn på gravitationsbølger og dermed løst det 100-årige puslespil, der besatte Albert Einstein. Det er en af ​​de vigtigste opdagelser, der nogensinde er lavet af fysikere, og det lover at lede mod en kaskade af andre åbenbaringer.

"Vi har opdaget gravitationsbølger", sagde LIGO-direktør David Reitze under torsdagens bekendtgørelse, der bekræfter måneder lange rygter om det videnskabelige samfund. "Dette er virkelig et videnskabeligt moonshot. Og vi gjorde det - vi landede på månen."

Tilbage i 1916 offentliggjorde Einstein sin relativitetsteori. Blandt de mange måder det spiller en afgørende rolle i fundamentet for moderne fysik, forudsagde teorien eksistensen af ​​gravitationsbølger: krusninger i rumtid, der bevæger sig udad, forårsaget af massens tilstedeværelse. Efter at have stillet eksistensen af ​​disse krusninger, døde Einstein, før han faktisk fandt dem.

Fordi Einsteins arbejde var seminal, er næsten alt, hvad vi tror, ​​vi ved om tyngdekraften, afhængig af eksistensen af ​​gravitationsbølger. Det betyder, at i dag, det meste af det, vi vidste om tyngdekraften, blev faktisk ikke bekræftet. Det ændrer alt.

Hvorfor tog det så lang tid? Gravitationsbølger er så uanstændigt små og svage, at forskere har været på udkig efter et signal, der er i en skala til magt på -23. Der har altid været en overvågning af sekundære beviser, men ægte bevis er sindssygt svært at finde på den skala, hvorfor LIGO blev sat sammen for 25 år siden. Et samarbejde mellem MIT, Caltech og næsten 1000 forskere på tværs af 16 lande skabte LIGO noget, der hedder et interferometer: et fire kilometer langt instrument, der skyder lasere frem og tilbage med spejle for at opdage signaler, der er så små 1/1000 diameteren af ​​en proton.

LIGO byggede to af disse ultrafølsomme instrumenter - en i Hanford, Washington og en anden i Livingston, Louisiana - for at sikre, at alt hvad de fandt, kunne verificeres. Begge instrumenter gik online i 2002, men i 13 år var der kun mørke.

Den 14. september 2015 blev to dage efter nyopgraderede interferometre taget i drift, fandt LIGO-forskere endelig noget. Som de senere ville lære, var det et signal produceret af to sorte huller - hver omkring 150 kilometer i diameter og 30 gange solens masse. De spirede ind i hinanden ved omkring halvdelen af ​​lysets hastighed. De kolliderede og slog sammen til et enkelt sort hul.

Den samlede energi, kollisionen udstødte, var over 50 gange kraftigere end af alle de stjerner i universet sat sammen.

Ifølge Reitze var de registrerede signaler i tråd med, hvilke ligninger Einsteins teori ville forudsige under disse omstændigheder. Ikke desto mindre fandt han og hans kolleger dataene "mind boggling."

Signalerne er ikke bare et kig på, hvad gravitationsbølger ser ud. De illustrerer også faktiske karakteristika ved fusionshændelsen og de sorte huller før og efter sammenstødene. Ifølge LIGO-forskeren Gabriela Gonzalez viser bølgeformerne af de indfangede signaler, at det fusionerede sorte hul faktisk er lidt mindre end summen af ​​de to oprindelige objekter. Desuden er "denne fusion sket for 1,3 milliarder år siden," sagde hun, "da det multicellulære liv her på jorden lige begyndte at sprede sig."

Gonzalez spillede en modificeret lydoptagelse af signalet - en kort fugleagtig kvidre. "Dette er den første af mange, der kommer," sagde hun.

Resultaterne af resultaterne kan ikke overvurderes. Opdagelsen sætter ikke bare et århundrede gammelt mysterium op - det åbner mennesker op for at lære mere om universet gennem en unik linse. Før torsdag var astrofysikerne i det væsentlige begrænset til at studere universet gennem det elektromagnetiske spektrum. Mens vi har lært meget, er der en enorm mængde om stjerner, supernovaer, sorte huller og andre fænomener, som vi ikke kan studere uden at observere og måle gravitationsbølger. At vide, at vi endelig kan høre på disse signaler åbner forskere op for en hel del af universet, der plejede at lukkes.

Faktisk viser LIGOs resultater effektivt eksistensen af ​​sorte huller.

Måske mest spændende, understregede berømte astrofysiker og LIGO medstifter Kip Thorne (rangeret syvende, men absolut trending opad nu) vil være muligheden for at studere, hvad der er kendt som "kosmiske strenge", som forskere mener hjælper med at forklare ekspansion og inflation af univers siden Big Bang.

Andre spørgsmål kan forskere måske svare med større undersøgelse af gravitationsbølger: Hvor hurtigt er universet ekspanderende? Hvad forårsager en supernova? Hvor hurtigt går gravitationsbølger i forhold til lys?

Start LIGO "var en stor risiko," sagde France Cordova, direktør for National Science Foundation. Men risikoen i dag synes at have betalt. "Einstein ville være strålende."

Torsdagens meddelelse vil sikkert også skabe større håb om LISA Pathfinder - et rumfartøj, der fungerer som testbed til eLISA, et rumbaseret interferometer - og vil i høj grad validere penge og tid investeret i projektet.

Og det er bare starten. Vi skal lære mere om universet, end vi måske nogensinde havde tænkt muligt, og kan endelig komme tættere på forståelsen af ​​universets oprindelse og universums fremtid. "Hvad er virkelig spændende er hvad der kommer næste," sagde Reitze.