Forskare ska presentera bevis för gravitationsvåg

Allmänna relativitetsteorin är den geometriska teorin om gravitation publicerad av Albert Einstein (1915) och den aktuella beskrivningen av gravitation inom modern fysik. Allmänna relativitetsteorin generaliserar speciella relativitetsteorin och Newtons gravitationslag, vilket ger en enhetlig beskrivning av gravitation som en geometrisk egenskap av rum och tid, eller rumtid. I synnerhet är krökningen av rumtiden direkt relaterad till energi och rörelsemängd vadhelst materia och strålning är närvarande. Förhållandet specificeras av Einsteins fältekvationer, ett system av partiella differentialekvationer. Några av den allmänna relativitetsteorins förutsägelser skiljer sig markant från den klassiska fysikens, särskilt om tidens förlopp, rymdens geometri, rörelsen hos kroppar i fritt fall och ljusets spridning. Exempel på sådana skillnader är gravitationell tidsdilatation, gravitationslinser, gravitationell rödförskjutning av ljus och gravitationell tidsfördröjning. Den allmänna relativitetsteorins förutsägelser har bekräftats av alla hittills gjorda observationer och experiment. Även om den allmänna relativitetsteorin inte är den enda relativistiska gravitationsteorin, är det den enklaste teorin som är förenlig med experimentella data. Obesvarade frågor återstår emellertid – den mest grundläggande är hur allmänna relativitetsteorin kan förenas med kvantmekanikens lagar för att bilda en komplett och konsistent teori om kvantgravitation. Einsteins teori har viktiga astrofysikaliska konsekvenser. Exempelvis implicerar den existensen av svarta hål – regioner i rymden i vilka rum och tid förvrängs på ett sådant sätt att ingenting, inte ens ljuset, kan undkomma – som ett slutligt tillstånd för massiva stjärnor. Det finns gott om bevis för att den intensiva strålningen som avges av vissa typer av astronomiska objekt beror på svarta hål; exempelvis mikrokvasarer och aktiva galaxkärnor är resultat från närvaron av stellära svarta hål respektive supermassiva svarta hål. Böjning av ljus genom gravitation kan leda till fenomenet gravitationslinser, i vilket flera bilder av samma avlägsna astronomiska objekt är synliga på himlen. Allmänna relativitetsteorin förutsäger också existensen av gravitationsvågor, som sedan har observerats indirekt; en direkt mätning är syftet med projekt såsom LIGO och NASA/ESA:s Evolved Laser Interferometer Space Antenna och olika pulsartidsmatriser. Dessutom utgör den allmänna relativitetsteorin grunden för aktuella kosmologiska modeller av ett konsekvent expanderande universum.

Gravitationsvågor är förmodade fenomen i fysiken, vilka kan bildas av stora massors snabba rörelse. Enligt allmänna relativitetsteorin ska de utbreda sig våglikt med ljusets hastighet som fluktuationer i rumtidens krökning. Gravitationsvågor från enstaka eller system av sådana graviterande objekt i kosmos avges i form av gravitationsstrålning, som förhoppningsvis är mätbar och väntas kunna öppna ett nytt fönster mot rymden inom astronomin - gravitonastronomi. För det ändamålet finns redan ett antal gravitationsvågsdetektorer i drift.