Nu kan forskerne “lytte” til sorte huller: Nyt gennembrud giver hidtil uset indblik i universet

Sorte huller har længe været blandt universets største mysterier. Tidligere kunne forskere kun beskrive dem gennem matematiske modeller, men i dag er situationen en helt anden.

Ved hjælp af gravitationsbølger kan forskerne nu registrere de vibrationer, der opstår, når sorte huller kolliderer og smelter sammen. Det giver et helt nyt indblik i nogle af universets mest ekstreme fænomener.

Den udvikling er nu samlet i en ny international forskningsoversigt, hvor blandt andre professor Vitor Cardoso fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har været med til at samle både teorien og de observationer, der er gjort siden det første gennembrud i 2015.

Fra matematik til observationer

Da gravitationsbølger for første gang blev registreret i 2015, markerede det begyndelsen på en ny æra inden for astronomien.

Tidligere måtte forskerne nøjes med at regne sig frem til, hvordan sorte huller burde opføre sig. I dag kan de måle de bølger, som udsendes, når to sorte huller kolliderer.

– “Da jeg begyndte min karriere, var vi praktisk talt døve. Vi kunne studere sorte huller teoretisk, men vi havde næsten ingen observationer. I dag kan vi lytte til dem,” siger professor Vitor Cardoso.

Når to sorte huller smelter sammen, opstår der et nyt sort hul, som vibrerer, inden det falder til ro. Disse vibrationer sender gravitationsbølger ud gennem universet, og det er dem, forskerne registrerer.

Som lyden fra et musikinstrument

Selvom sorte huller ikke udsender lyd i traditionel forstand, kan gravitationsbølgerne omsættes til signaler, som forskerne analyserer på en måde, der minder om lyd.

– “Ligesom man kan høre forskel på en guitar og et klaver, kan vi bruge gravitationsbølgerne til at identificere, hvad det er, der vibrerer,” forklarer Vitor Cardoso.

Han sammenligner processen med en kirkeklokke, der først giver lyd, når den bliver ramt, eller med ringene i vandet efter en sten er kastet i en brønd.

Forskningsområdet kaldes black hole spectroscopy, hvor forskerne analyserer de karakteristiske vibrationer for at lære mere om de sorte hullers egenskaber og universets opbygning.

Samler et hurtigt voksende forskningsfelt

Den nye forskningsoversigt er blevet til i samarbejde mellem forskere fra Københavns Universitet, Johns Hopkins University og University of Birmingham samt en lang række internationale eksperter.

Ifølge Vitor Cardoso voksede forskningen så hurtigt efter opdagelsen af gravitationsbølger, at der opstod behov for at samle den eksisterende viden ét sted.

– “Vi indså, at vi virkelig var nødt til at samle alle og udarbejde denne oversigt i fællesskab, så vi kunne nå til enighed. Og når vi ikke var enige, måtte vi arbejde os frem til en forståelse af, hvad årsagen til uenigheden var,” siger han.

Einstein består endnu testen

Et centralt spørgsmål for fysikerne er fortsat, om Albert Einsteins generelle relativitetsteori stadig holder, når universets mest ekstreme fænomener undersøges.

Indtil videre peger alle målinger i samme retning.

– “Einstein har indtil videre haft ret. Alt vi ser, er i overensstemmelse med Einsteins forudsigelser,” siger Vitor Cardoso.

Det betyder dog ikke, at forskerne mener, teorien er den endelige forklaring. Tværtimod forventer de, at der på et tidspunkt vil blive fundet fænomener, som kræver en ny og mere omfattende teori.

Jagten på svar fortsætter

Selvom forskerne nu kan “lytte” til sorte huller, er der stadig meget, de ikke ved.

Ingen ved eksempelvis, hvad der sker inde i et sort hul, hvor de kendte fysiske teorier ikke længere slår til.

Derfor ser forskerne frem mod næste generation af observatorier, herunder den europæiske rummission LISA, som skal måle gravitationsbølger endnu mere præcist og bringe ny viden om universets mest gådefulde objekter.

– “Der må være en bedre teori end Einsteins,” siger Vitor Cardoso, som med et smil tilføjer, at han håber at opleve gennembruddet i sin egen levetid. “Jeg bliver jo 200.”