LIGO Scientists Upptäck Gravitational Waves, bevisa Albert Einstein Right

Idag bekräftade forskare med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) att de äntligen har funnit bevis på gravitationsvågor och därmed löst det 100-åriga pussel som besatt Albert Einstein. Det är en av de viktigaste upptäckter som någonsin gjorts av fysiker, och det lovar att leda mot en kaskad av andra uppenbarelser.

"Vi har upptäckt gravitationsvågor", säger LIGO-regissören David Reitze under torsdagens tillkännagivande och bekräftar månader långa rykten som cirkulerar kring det vetenskapliga samfundet. "Det här är verkligen en vetenskaplig moonshot. Och vi gjorde det - vi landade på månen."

Tillbaka 1916 publicerade Einstein sin relativitetsteori. Bland de många vägarna som spelar en nyckelroll i grunden för modern fysik, förutspådde teorin existensen av gravitationella vågor: krusningar i rymdtid som rör sig utåt, orsakad av massans närvaro. Efter att ha ställt förekomsten av dessa krusningar dog Einstein innan han faktiskt hittade dem.

Eftersom Einsteins arbete var seminal, är nästan allt vi tror att vi vet om gravitation beroende av gravitationens vågor. Det betyder att förrän idag, det mesta av vad vi visste om gravitationen, var inte faktiskt bekräftat. Det förändras allt.

Varför tog det så lång tid? Gravitationsvågor är så obscenely små och svaga att forskare har letat efter en signal som är i en skala till makt på -23. Det har alltid funnits en sekundär bevisning, men det är sannerligen svårt att hitta på den skalaen, varför LIGO sammanfördes för 25 år sedan. Ett samarbete mellan MIT, Caltech och nästan 1000 forskare i 16 länder byggde LIGO något som kallades en interferometer: ett fyra kilometer långt instrument som skjuter lasrar fram och tillbaka med speglar för att detektera signaler som är lika små som 1/1000 en proton.

LIGO byggde två av dessa extremkänsliga instrument - en i Hanford, Washington och en annan i Livingston, Louisiana - för att se till att allt de hittade kunde verifieras. Båda instrumenten gick online 2002, men i 13 år var det bara mörkret.

Den 14 september 2015, två dagar efter det att nyuppgraderade interferometrar gjordes, fann LIGO-forskare äntligen något. Som de senare skulle lära sig var det en signal som producerades av två svarta hål - vardera ca 150 kilometer i diameter och 30 gånger solens massa. De spiralades in i varandra vid ungefär hälften av ljusets hastighet. De kolliderade och slogs samman i ett enda svart hål.

Den totala energi som kollisionen utvisade var över 50 gånger kraftigare än av alla stjärnorna i universum som satts ihop.

Enligt Reitze var de inspelade signalerna i linje med vilka ekvationer Einsteins teori skulle förutsäga under dessa omständigheter. Ändå fann han och hans kollegor dataen "mind boggling."

Signalerna är inte bara en titt på vilka gravitationsvågor ser ut. De illustrerar också de faktiska egenskaperna hos fusionshändelsen och de svarta hålen före och efter kollisionerna. Enligt LIGO-forskaren Gabriela Gonzalez visar vågformerna för de fångade signalerna att det sammanslagna svarta hålet faktiskt är något mindre än summan av de ursprungliga två objekten. Vidare hände "denna sammanslagning för 1,3 miljarder år sedan," sa hon, "då det multicellulära livet här på jorden bara började spridas."

Gonzalez spelade en modifierad ljudinspelning av signalen - en kort, fågelliknande chirp. "Det här är den första av många som kommer", sa hon.

Resultatenas konsekvenser kan inte överdrivas. Upptäckten lägger inte bara ett århundrade gammalt mysterium - det öppnar människor för att lära sig mer om universum genom en unik lins. Före torsdagen var astrofysikerna väsentligen begränsade till att studera universum genom det elektromagnetiska spektrumet. Medan vi har lärt oss mycket, finns det en stor mängd stjärnor, supernovaer, svarta hål och andra fenomen som vi inte kan studera utan att observera och mäta gravitationella vågor. Att veta att vi äntligen kan lyssna på dessa signaler öppnar forskare till en hel del av universum som brukade stängas.

Faktum är att LIGOs resultat effektivt visar att det finns svarta hål.

Kanske mest fascinerande, betonade berömda astrofysiker och LIGO-grundare Kip Thorne (rankad 7: e men definitivt trending uppåt nu) kommer att vara möjligheten att studera vad som kallas "kosmiska strängar", vilka forskare tror att förklara expansion och inflation av universum sedan Big Bang.

Andra frågor kan forskare kunna svara med större studie av gravitationella vågor: Hur snabbt växer universum? Vad orsakar en supernova? Hur snabbt går gravitationsvågor i förhållande till ljuset?

Starta LIGO "var en stor risk", sa France Cordova, chef för National Science Foundation. Men den risken verkar idag ha blivit lönad. "Einstein skulle stråla."

Torsdagens tillkännagivande kommer också säkert öka större förhoppningar LISA Pathfinder - En rymdfarkost som fungerar som testbädd för eLISA, en rymdbaserad interferometer - och kommer i hög grad att validera pengar och tid som investerats i projektet.

Och det är bara början. Vi ska lära oss mer om universum än vi någonsin trodde var möjligt, och kan äntligen komma närmare förståelsen av universums framtid och universums framtid. "Vad är verkligen spännande är vad som kommer nästa," sa Reitze.