I februar 2016 lavede videnskabsmænd ved Laser Interferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) historie ved at meddele den første nogensinde påvisning af gravitationsbølger (GW'er). Disse krusninger i selve stoffet i universet, der er forårsaget af fusioner i sort hul eller hvide dværge, der kolliderer, blev først forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet for ca. et århundrede siden.
For cirka et år siden blev LIGOs to faciliteter taget offline, så detektorerne kunne gennemgå en række hardwareopgraderinger. Da disse opgraderinger nu er afsluttet, annoncerede LIGO for nylig, at observatoriet vil gå tilbage online den 1. april. På det tidspunkt forventer dens videnskabsfolk, at dens øgede følsomhed vil give mulighed for "næsten daglige" detektioner.
Indtil videre er i alt 11 gravitationsbølgebegivenheder blevet påvist i løbet af cirka tre og et halvt år. Ti af disse var resultatet af fusioner med sort hul, mens det resterende signal blev forårsaget af et par neutronstjerner, der kolliderede (en kilonova-begivenhed). Ved at studere disse begivenheder og andre som dem, har forskere effektivt begyndt en ny æra med astronomi.
Og med LIGO-opgraderingerne nu afsluttet, håber forskere at fordoble antallet af begivenheder, der er blevet opdaget i det kommende år. Sagde Gabriela González, professor i fysik og astronomi ved Louisiana State University, der tilbragte år med at jage efter GW'er:
”Galileo opfandt teleskopet eller brugte teleskopet for første gang til astronomi for 400 år siden. Og i dag bygger vi stadig bedre teleskoper. Jeg tror, at dette årti har været begyndelsen på gravitationsbølge-astronomi. Så dette vil fortsætte med at gøre fremskridt, med bedre detektorer, med forskellige detektorer og med flere detektorer. ”
Beliggende i Hanfrod, Washington og Livingston, Louisiana, består de to LIGO-detektorer af to betonrør, der er sammenføjet ved basen (danner en kæmpe L-form) og strækker sig vinkelret på hinanden i ca. 3,2 km (2 mi). Inde i rørledningerne bruges to kraftige laserstråler, der udsættes for en række spejle, til at måle længden af hver arm med ekstrem præcision.
Når gravitationsbølger passerer gennem detektorerne, forvrænger de rummet og får længden til at ændre sig med den mindste afstand (dvs. på det subatomære niveau). Ifølge Joseph Giaime, lederen af LIGO-observatoriet i Livingston, Louisiana, inkluderer de nylige opgraderinger optik, der vil øge laserkraften og reducere "støj" i deres målinger.
I den resterende del af året vil forskning i gravitationsbølger også blive styrket af det faktum, at en tredje detektor (Virgo Interferometer i Italien) også foretager observationer. Under LIGOs sidste observationsløb, der varede fra november 2016 til august 2017, var Jomfru kun operationel og i stand til at tilbyde støtte helt til slutningen.
Derudover forventes Japans KAGRA-observatorium at gå online i den nærmeste fremtid, hvilket giver mulighed for et endnu mere robust detektionsnetværk. I sidste ende giver det at have flere observatorier adskilt med store afstande rundt om i verden ikke kun mulighed for en større grad af bekræftelse, men det hjælper også med at indsnævre de mulige placeringer af GW-kilder.
For det næste observationsløb vil GW-astronomer også have fordelen med et offentligt alarmsystem - som er blevet et regelmæssigt træk ved moderne astronomi. Grundlæggende, når LIGO registrerer en GW-begivenhed, vil teamet sende en advarsel, så observatorier over hele verden kan pege deres teleskoper mod kilden - i tilfælde af, at begivenheden frembringer observerbare fænomener.
Dette var bestemt tilfældet med kilnova-begivenheden, der fandt sted i 2017 (også kendt som GW170817). Efter at de to neutronstjerner, der producerede GW'erne kolliderede, resulterede en lys efterglød, der faktisk blev lysere med tiden. Kollisionen førte også til frigivelse af super hurtige stråler af materiale og dannelse af et sort hul.
Ifølge Nergis Mavalvala, en gravitationsbølgeforsker hos MIT, har observerbare fænomener, der er relateret til GW-begivenheder, været hidtil en sjælden behandling. Derudover er der altid chancen for, at der bliver fundet noget helt uventet, der efterlader forskere forvirrede og forbløffet:
”Vi har kun set denne håndfuld sorte huller ud af alle de mulige der er derude. Der er mange, mange spørgsmål, som vi stadig ikke ved, hvordan vi skal svare ... Sådan finder opdagelse sted. Du tænder for et nyt instrument, du peger det ud mod himlen, og du ser noget, som du ikke havde nogen idé om at eksisterede. ”
Gravitationsbølgeforskning er kun en af flere revolutioner, der finder sted i astronomi i disse dage. Og ligesom de andre forskningsområder (som eksoplanetundersøgelser og observationer af det tidlige univers), er det en fordel at indføre både forbedrede instrumenter og metoder i de kommende år.
