LISA mission Pathfinder

LISA-uppdraget ska mäta gravitationsvågor från svarta hål

När svarta hål kolliderar skapas svängningar – eller så kallade gravitationsvågor – som forskarna hittills inte har kunnat mäta. Men i och med Nasas och ESA:s LISA-uppdrag påbörjas nu jakten i rymden. Läs mer om bakgrunden här.

2 juli 2015 av Jesper Bindslev

LISA-uppdraget lutar sig mot Einstein

I dag härstammar nästan all vår kunskap om universum från observationer om ljus. Men de svarta hålen i galaxernas centrum kommer vi aldrig att kunna se eftersom det inte sipprar ut minsta lilla ljusstråle därifrån. Å andra sidan sänder de ut gravitationsvågor.

Gravitationsvågornas existens förutspåddes av Albert Einstein i den allmänna relativitetsteorin. Han sa att vågorna bildas när stora massor accelereras snabbt genom universum. Till exempel när mindre galaxer uppslukas av störe och de svarta hålen i deras mitt smälter samman.

Gravitationsvågor breder ut sig som ljud

Gravitationsvågor jämförs ofta med ljud. Men medan ljud breder ut sig i ett rum genom att sätta luften i svängningar breder gravitationsvågor ut sig genom att sätta själva rymden i svängningar.

När galaxer kolliderar så kolliderar även de svarta hålen i deras centrum – och det skickar ut gravitationsvågor. Om LISA-satelitterna kan mäta vågorna kan det ge ny kunskap om svarta hål och galaxernas uppkomst.

Forskarna har förgäves försökt att mäta de flyktiga gravitationsvågorna i 100 år – framtill nu. Svängningarna är nämligen så otroligt svaga att det kräver extremt känsliga instrument.

LISA-uppdrag ska på vågjakt i rymden

Alla stora händelser i rymden sänder ut gravitationsvågor med en bestämd våglängd – från några få kilometer till flera ljusår mellan varje vågtopp.

Sammandrabbningar mellan supertunga svarta hål är den kosmiska tungviktsklassen. Dessa kollisioner sänder ut gravitationsvågor med våglängder upp emot ett bar miljoner kilometer och för att kunna mäta dem måste man placera detektorer med betydligt större avstånd mellan sig än vad det är möjligt på jorden.

Därför tar LISA-uppdraget upp jakten på gravitationsvågorna i rymden. Uppdraget, som är ett samarbete mellan Nasa och ESA, pågår i två steg:

? 2015: LISA Pathfinder är generalrepetition

Satelliten LISA Pathfinder ska inte mäta gravitationsvågor utan prova tekniken som möjliggör det. Satelliten parkeras vid en punkt där gravitationen från jorden och solen tar ut varandra.

Där följer satelliten med jorden i dess bana runt solen. Det motsvarar ett fritt fall genom rymden. Utmaningen är att få två tärningar inne i satelliten att stå helt stilla i förhållande till varandra.

? 2034: Tre satelliter mäter gravitationsvågor

Tre satelliter placeras i en triangel med fem kilometer mellan var och en och triangeln följer jorden i dess bana runt solen.

Varje satellit skickar laserstrålar till de två andra. Varje satellit har även en fritt svävande guldtärning som speglar strålarna och skickar dem i retur. Systemet ställs in på så sätt att laserstrålarna upphäver varandra. Om synkroniseringen försvinner visar detta att en gravitationsvåg har rubbat tärningarna.

Framtidens LISA-sateliter kommer att stå i kontakt och utföra sina mätningar via laserstrålar – med fem miljoner kilometers avstånd mellan sig.

Det stora LISA-uppdraget är på gång

Planen är att skicka upp LISA Pathfinder från Franska Guyana under 2015 och därefter använda erfarenheterna till den slutliga uppskjutningen av tre satelliter 2034. Läs mer om det svåra uppdraget här:

GULD MED OMBORD

LISA-satelliterna som ska skickas upp 2034 har samtliga en äkta guldtärning med ombord. Tärningarna är okänsliga för solens magnetfält och därför mycket lämpliga som lasermätpunkter.

Läs också

PRENUMERERA PÅ ILLUSTRERAD VETENSKAPS NYHETSBREV

Du kan ladda ned ditt gratis specialnummer, Vår extrema hjärna, så snart du har beställt vårt nyhetsbrev.

Kanske är du intresserad av...

Hittade du inte vad du söker? Sök här: