To signaler fra dypet av universet har nådd Jorden: Astrofysikere tror at dette er begynnelsen av tiden

Enheter som Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) bruker gigantiske lasersensorer for å søke etter gigantiske bølger i rom-tid, de såkalte gravitasjonsbølgene. De er skapt i et fjernt univers av kollisjoner mellom sorte hull og nøytronstjerner, som er så sterke at de ryster rom-tid og sender ut bølger som er hundrevis av kilometer lange.

Lenge før disse gigantiske observatoriene ble bygget, mistenkte forskere eksistensen av gravitasjonsbølger av denne lengden fordi de visste at sorte hull og nøytronstjerner noen ganger skulle kollidere.Levende vitenskapSier Michael Tobar, fysiker ved University of Western Australia i Perth.

Han legger til at det ikke er noen godt forståtte kilder til gravitasjonsbølger som reiser kortere bølgelengder mellom noen få fot og noen få kilometer. «Allikevel er det alltid ting i universet som vi ikke forventer,» sier Tobar.

I løpet av de siste årene har vi sett stor motivasjon for å bygge detektorer som kan oppdage disse mindre gravitasjonsbølgene, inkludert en som Tobar og kollegene hans måtte bygge. Enheten din består av en kvartskrystall på 3 centimeter i diameter med et resonanskamera som genererer elektriske signaler når den vibrerer ved bestemte frekvenser.

Tobar sammenligner dette oppsettet med en bjelle eller gong som høres trygg ut. «Når en gravitasjonsbølge treffer den, rister den den,» sier han. Deretter konverteres «lyden» i kvartsen til den elektriske sensoren til et elektromagnetisk signal.

Forskerne installerte detektoren sin under flere strålingsskjold for å beskytte den mot elektromagnetisk bakgrunnsstråling og avkjølte den til en ekstremt lav temperatur for å beskytte den mot termiske vibrasjoner.

På den 153. dagen av eksperimentet, lød krystallen to ganger, hver i 1-2 sekunder. Teamets resultater ble publisert i august. 12 d. i bladetFysiske vurderingsbrev«.

Forskere prøver for tiden å finne ut hva som kan ha forårsaket disse bølgene. Ifølge Tobar kan det ha vært ladede partikler kalt kosmiske stråler som flyr ut av universet. En annen grunn kan være de tidligere ukjente termiske svingningene i krystallen, som skal være minimal ved ekstremt lave temperaturer, legger Tobar til.

Men det er også mange eksotiske perspektiver, som typen partikler i svart materie, såkalte aksioner, som sirkler rundt et svart hull og sender ut gravitasjonsbølger, skriver forskerne i sin artikkel. De fleste forklaringer kan kreve tidligere ukjent kunnskap om fysikk utover Standardmodellen som beskriver nesten alle subatomære partikler og krefter i universet, sier Tobar.

Astrofysikere tror at universet gikk inn i en fase kalt inflasjon kort tid etter Big Bang, da det ekspanderte eksponentielt til sin nåværende størrelse, sier Francesco Muia, en teoretisk fysikkforsker ved University of Cambridge som ikke var involvert i studien.

På slutten av den epoken var universet i stand til å overleve en faseovergang der kokende vann blir til gass, sier han. I så fall kunne overgangen ha lagt mye energi inn i rom-tidsstrukturen ved å skape gravitasjonsbølger som kunne fanges opp under dette eksperimentet, sier Muia.

Han mener det ikke er nok bevis til å snakke om hva som skjedde i krystallen på en eller annen måte, men han er spent på dette eksperimentet og de andre som snart vil dukke opp på nettet.

Tobar er enig. «Det ville vært fint om det var en gravitasjonsbølge,» sier han.

Nå som forskere har disse resultatene i tankene, kan de bygge flere sensorer som dette, legger han til. Når flere enheter ser det samme signalet samtidig, kan det indikere tilstedeværelsen av noe i universet og hjelpe til med å kontrollere interne prosesser som termiske svingninger inne i krystallen.