Märklig våg av gravitation förbluffar astronomer

LIGO (förk. av "Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory") är en anläggning för att detektera gravitationsvågor. Experimentet är ett omfattande samarbetsprojekt, LIGO Scientific Collaboration (LSC), som involverar över 1000 forskare med MIT och CalTech som huvudaktörer. Ändamålet med LIGO är att detektera och studera gravitationsvågor av astrofysiskt ursprung. Projektets huvudinstrument, interferometrarna, finns i två likadana observatorier placerade i de amerikanska delstaterna Louisiana respektive Washington, där två fyra kilometer långa armar formade som ett ”L” används som vakuumsatta rör för laserstrålar. Direkt detektion av gravitationsvågor kan utgöra ett test av allmän relativitetsteori i regimen starka fält och skapa en ny öppning för att sondera exotiska objekt som supernovaexplosioner, neutronstjärnor, svarta hål, gammablixtar och att avslöja oförutsedd ny astrofysik. LIGO drivs med omfattande stöd från amerikanska vetenskapsrådet National Science Foundation. Dessa detektorer är resultat av årtionden av teknikutveckling världen över med design, konstruktion och driftstillstånd. De arbetar för närvarande (2009) vid sin design-känslighet och reagerar på så små gravitationsutslag som en del av 1021. Med denna hittills oöverträffade känslighet analyseras data inom placeringsgränserna från ett antal potentiella astrofysiska källor.Detta nya forskningsfält har satt målet att på sikt göra gravitationsastronomi till en realitet. Genom LIGO Scientific Collaboration (LSC) har ett större antal fysikinstitut och forskargrupper engagerats i samarbete kring interferometerdetektorer med LIGO: den tyska GEO 600 och den italienska Virgo.Den 14 september 2015 observererade Advanced LIGO för första gången gravitationsvågor. Upphovet till krusningarna var en kollision mellan två svarta hål som skedde för 1,3 miljarder år sedan.Virgointerferometern togs i drift den 1 augusti 2017 och med tre detektorer i stället för två förbättrades möjligheten att avgöra riktningen till källan med en faktor 10. Den 14 augusti 2017 kunde LIGO och Virgo för första gången samtidigt observera gravitationsvågor från en sammanslagning av två svarta hål. Tre dagar senare, den 17 augusti 2017, observerades en sammanslagning av två neutronstjärnor. En händelse kallad GW170817 som kunde korreleras med observationer av såväl optiska teleskop som gamma-, röntgen- och radioobservatorier.LIGOs andra observationsperiod avslutades den 25 augusti 2017. Detektorerna kommer att vara avstängda för uppgradering i cirka ett år.

Se även Gravitationsvåg (flödesdynamik). Gravitationsvåg avser inom fundamental fysik gravitationsstrålning som uppträder som krusningar i krökningen av rumtiden som från källan utbreder sig som vågor. Den engelska beteckningen är gravitational wave. Fenomenet förutspåddes 1916 av Albert Einstein baserat på hans allmänna relativitetsteori, som säger att gravitationsvågor transporterar energi som gravitationsstrålning. Förekomsten av gravitationsvågor är en konsekvens av den allmänna relativitetsteorin eftersom den för med sig en begränsad utbredningshastighet för fysikaliska växelverkningar. Däremot kan gravitationsvågor inte existera i den newtonska teorin om gravitation, som postulerar att växelverkan utbreder sig med oändlig hastighet. Potentiella källor till detekterbara gravitationsvågor inkluderar dubbelstjärnesystem som består av vita dvärgar, neutronstjärnor och svarta hål. Olika gravitationsvågsdetektorer är under uppbyggnad (2016) eller i drift, såsom Advanced LIGO som började göra observationer i september 2015. I februari 2016 meddelade Advanced LIGO-teamet att de upptäckt gravitationsvågor från två svarta hål som ska ha haft massor 29 respektive 36 gånger solens massa (M☉) och som smält samman 1,3 miljarder ljusår bort. Energi motsvarande 3 solmassor (M☉c2) uppskattas ha strålat ut i form av gravitationsvågor. För mätningarna användes två laser-interferometrar i USA belägna i Hanford, Washington respektive Livingstone, Louisiana. Innan man direkt detekterade gravitationsvågor fanns det indirekta bevis för deras existens. Mätningar av Hulse–Taylors binära pulsarsystem (PSR B1913+16), som upptäcktes av Joseph Taylor och Russell Hulse 1974, visade att gravitationsvågor är mer än ett hypotetiskt koncept. En pulsar är en snabbt roterande neutronstjärna som sänder ut korta regelbundna pulser av radiovågor. Från variationer i pulsernas period drog Taylor och Hulse slutsatsen att PSR B1913+16 har en annan neutronstjärna som följeslagare. Det två neutronstjärnorna rör sig i snäva banor runt sitt gemensamma masscentrum och den kraftiga accelerationen i denna rörelse gör att systemet förlorar energi genom att sända ut gravitationsstrålning. Detta får neutronstjärnorna att närma sig varandra vilket innebär att perioden för banrörelsen minskar. Genom mätningar över flera år kunde Hulse och Taylor visa att banperioden minskar med 77 mikrosekunder per år, i överensstämmelse med allmänna relativitetsteorins förutsägelse. De två delade Nobelpriset i fysik 1993. 2017 års Nobelpris i fysik delades ut till Rainer Weiss, Barry Barish och Kip Thorne för att de gjort det möjligt att observera gravitationsvågor.