Nye tyngdebølger afslører sammenstød mellem sorte huller

For kun tredje gang er det lykkedes at opfange tyngdebølger. Som det også var tilfældet de to første gange, kommer de nye tyngdebølger fra to sorte huller, der engang kredsede stadig tættere på hinanden for til sidst at smelte sammen og blive til ét sort hul. Det skriver Videnskab.dk.

Det nye signal kaldes GW170104, for tyngdebølgerne nåede frem til vores klode 4. januar 2017. Siden har forskerne analyseret signalet, der først nu bliver kendt af offentligheden. Fundet beskrives i en artikel i tidsskriftet Physical Review Letters.

Tyngdebølger er krusninger i selve rumtiden. Hvor tyngdebølgerne når frem, ændres rum og tid en smule, og det kan måles, hvis måleudstyret er følsomt nok. Det har de to enorme LIGO-detektorer i USA vist sig at være.

»Det er bemærkelsesværdigt, at mennesker kan fortælle en historie, og teste den, for så underlige og ekstreme begivenheder, der fandt sted for milliarder af år siden og milliarder af lysår fra os,« udtaler David Shoemaker, der er talsmand for LIGO Scientific Collaboration.

GW170104 blev først opfanget af LIGO-detektoren i Hanford i USA’s nordvestlige hjørne og tre millisekunder efter af den tilsvarende detektor i Livingston i det sydvestlige USA.

Læs også: Hvad er tyngdebølger?

Masse som 31 og 19 gange Solen

Kraftige tyngdebølger udsendes, når meget tunge og kompakte objekter som sorte huller eller neutronstjerner kredser stadig tættere om hinanden. Til sidst støder de sammen, og så holder de op med at udsende tyngdebølger efter ganske kort tid.

Ved at analysere tyngdebølgerne grundigt, kan forskerne finde ud af, hvad der afgav dem. I dette tilfælde var det relativt tunge sorte huller med masser på cirka 31 og 19 gange Solens masse, dog med store usikkerheder. Sammenstødet resulterede i et enkelt sort hul med en masse som 49 sole.

Regnestykket går ikke helt op, fordi tyngdebølgerne fjerner energi fra systemet, og masse er jo blot en form for energi, jævnfør Einsteins berømte ligning E = mc².

Læs også: Fysikerne jubler: Vi har fundet tyngdebølger!

Større sorte huller end forventet

De nye tyngdebølger bekræfter ikke blot, at vi med tyngdebølgedetektorer har åbnet et helt nyt vindue til universet. Den bekræfter også, at der findes en bestand af relativt store sorte huller, som videnskaben ikke kendte til før.

De sorte huller, som hidtil har resulteret i målbare tyngdebølger, er nemlig noget tungere, end man havde forventet. De har haft masser på helt op til 36 gange Solens masse før sammensmeltningerne.

»Isoleret set er det en helt fantastisk detektion af LIGO. Alligevel er vi ikke helt oppe at ringe af begejstring, for vi er blevet lidt forvænte efter den første detektion – GW150914 – som slog benene fuldstændig væk under os, fordi de to sorte huller var overraskende store,« siger Thomas Tauris, der er astrofysiker og forsker i neutronstjerner, sorte huller og tyngdebølger ved universitetet i Bonn i Tyskland. Samtidig er han adjungeret professor ved Aarhus Universitet.

Læs også: Tyngdebølger vil forandre vores forståelse af universet

Sammenfaldne kæmpestjerner stod bag

Astrofysikerne er stort set enige om, at så store sorte huller må være kommet fra enormt store og tunge stjerner, der er brændt ud og så faldet sammen under deres egen vægt.

Astronomerne regnede ikke med, at sorte huller fra stjerners død ville veje meget mere end 15-16 gange Solen. De sorte huller, der stammer fra stjerner og som hidtil er fundet i vores egen galakse ved hjælp af røntgenteleskoper, har ikke været tungere end det.

Men det kan de altså godt være, og det kan astrofysikerne kun få til at hænge sammen, hvis de kæmpemæssige stjerner næsten udelukkende har bestået af brint og helium, forklarer Thomas Tauris:

»De sorte huller må være dannet af tunge stjerner med oprindelse i et miljø med få tunge grundstoffer. Stjerner med tunge grundstoffer ville nemlig have tabt en stor del af deres masse i forbindelse med stjernevinde, før de blev til sorte huller.«