Oppdagelser åpner for en ny æra innen astronomi

(Dan Tri) – For ti år siden hørte forskere universets lyd for første gang. Denne oppdagelsen bekreftet en viktig spådom fra Einstein og åpnet en ny æra innen astronomi.

Venstre: Fysiker Albert Einstein, høyre: Mr. Carl Knox - spesialist i kreativ teknologi og vitenskapelig visualisering, Swinburne University of Technology, Australia.

Det var den første oppdagelsen av gravitasjonsbølger. Den beviste en viktig spådom i Einsteins generelle relativitetsteori. Nå har en ny oppdagelse av gravitasjonsbølger bekreftet en teori av Stephen Hawking – en annen «gigant» innen astronomi.

Hva er gravitasjonsbølger?

Gravitasjonsbølger er «krusninger» i romtidens struktur som beveger seg med lysets hastighet. De skapes av massive objekter som akselereres ekstremt raskt, for eksempel kolliderende sorte hull eller sammensmelting av massive stjernerester kalt nøytronstjerner.

Disse krusningene som forplanter seg gjennom universet ble først direkte observert 14. september 2015 av to detektorer fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA.

Det første signalet, kalt GW150914, kom fra kollisjonen mellom to sorte hull, som begge var mer enn 30 ganger solens masse og mer enn en milliard lysår fra jorden.

Dette var det første direkte beviset på gravitasjonsbølger, slik Einsteins relativitetsteori forutså 100 år tidligere. For denne oppdagelsen ble tre forskere, Rainer Weiss, Barry Barish og Kip Thorne, tildelt Nobelprisen i fysikk i 2017.

Simulering viser gravitasjonsbølger skapt av to sorte hull som går i bane rundt hverandre ( Video : MPI).

Hundrevis av signaler på under et tiår

Siden 2015 har LIGO observert mer enn 300 gravitasjonsbølger, sammen med de italienske Virgo-detektorene og den japanske KAGRA-detektoren.

For bare noen få uker siden annonserte det internasjonale LIGO/Virgo/KAGRA-samarbeidet de siste resultatene fra sin fjerde observasjon, som mer enn dobler antallet kjente gravitasjonsbølger.

Ti år etter den første oppdagelsen har et internasjonalt samarbeid med australske forskere fra Australian Research Councils Centre for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) nylig annonsert et nytt gravitasjonsbølgesignal, GW250114.

Dette signalet er en nesten perfekt kopi av det første gravitasjonsbølgesignalet, kodet GW150914.

Observert gravitasjonsbølge GW250114 (LVK 2025). Observasjonsdataene er vist i lysegrått. Den glatte blå kurven representerer den best tilpassede teoretiske bølgeformmodellen, som viser utmerket samsvar med det observerte signalet.

Sorthullskollisjonen som produserte GW250114 har svært like fysiske egenskaper som GW150914. Takket være betydelige oppgraderinger av gravitasjonsbølgedetektorer det siste tiåret, ble imidlertid det nye signalet sett mye tydeligere (nesten fire ganger sterkere enn GW150914).

Det interessante er at det lar oss teste ideene til en annen banebrytende fysiker. Det er Stephen Hawking.

Hawking hadde også rett.

For mer enn 50 år siden formulerte fysikerne Stephen Hawking og Jacob Bekenstein et sett med lover som beskriver sorte hull.

Hawkings andre lov om sorte hulls mekanikk, også kjent som Hawkings arealteorem, sier at arealet av et sort hulls hendelseshorisont alltid må øke. Med andre ord, sorte hull kan ikke kollapse.

I mellomtiden viste Bekenstein at arealet av et svart hull er direkte relatert til dets entropi (eller uorden). Termodynamikkens andre lov forteller oss at entropien alltid må øke: universet blir alltid mer uordnet. Siden entropien til et svart hull også må øke over tid, forteller dette oss at arealet også må øke.

Hvordan kan vi teste disse ideene? Det viser seg at kollisjoner mellom sorte hull er det perfekte verktøyet. Presisjonen til den nye målingen lar forskere utføre den mest presise testen av Hawkings arealteorem til dags dato.

Tidligere eksperimenter med den første deteksjonen, GW15091, antydet at signalet var i samsvar med Hawkings lov, men kunne ikke bekrefte det med sikkerhet.

Sorte hull er overraskende enkle objekter. Arealet av horisonten til et svart hull avhenger av massen og rotasjonen, de eneste parametrene som trengs for å beskrive et astronomisk svart hull. Masse og rotasjon bestemmer igjen formen på gravitasjonsbølgene.

Ved å måle massene og spinnene til det innkommende sorte hullet separat, og sammenligne dem med massen og spinnet til det siste sorte hullet som var igjen etter kollisjonen, kunne forskere sammenligne arealet av de to individuelle kolliderende sorte hullene med arealet av det siste sorte hullet.

Dataene viser utmerket samsvar med den teoretiske forutsigelsen om at arealet bør øke, noe som sterkt støtter Hawkings lov.

Fremtidige observasjoner av gravitasjonsbølger vil tillate oss å teste mer eksotiske vitenskapelige teorier, og kanskje til og med undersøke naturen til universets manglende komponenter, mørk materie og mørk energi.

Kilde: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm