Nogenlunde sådan ser det ud, når to neutronstjerner kolliderer ca. 150 mio. lysår væk.
19.10.2017
Nyhed

Ugens profil: "Vi fejrer en milepæl i astronomien"

Stjerneeksplosioner, der skaber 10 gange så meget guld som Jordens vægt. En terning, der vejer én milliard ton. Fire kilometer lange robotarme med laserstråler, der måler rystelser i selve rumtiden fra begivenheder 150 mio. lysår væk. Astrofysik lyder nogle gange som science fiction og måske mere end nogensinde i denne uge.

Af Troels Kølln

Denne uge har budt på en vaskeægte sensation i astronomiens verden.

Den 17. august registrerede man for første gang såkaldte tyngdebølger og gammastråling på samme tid. Det bekræfter en teori, som Einstein formulerede for over 100 siden, og det åbner vejen for ny indsigt i universitets begyndelse og verdens byggematerialer.

Det er en bedrift, der har krævet tusindvis af forskere og milliarder af kroner at nå frem til. En af de videnskabelige artikler, der beskriver opdagelsen, har så mange forfattere, at listen over dem bliver vedlagt som et appendiks, der fylder over 16 sider. Den indeholder nemlig over 3.000 forfatternavne fra mere end 800 forskellige institutter rundt om i verden.

En af de forfattere hedder Søren Brandt og er astrofysiker og seniorforsker på DTU Space, som spiller en vigtig rolle i udviklingen af en af de satellitter, Integral, der har observeret fænomenet.

Søren Brandt er derfor ugens profil på Magisterbladet. Vi talte med ham, da han i en gårdhave i Venedig holdt pause fra en stor videnskabelig konference, der fejrer netop denne opdagelse – i et forsøg på bare tilnærmelsesvis at forstå, hvad det hele egentlig handler om.

Søren Brandt, hvor stor en opdagelse er det her?

Vi fejrer en milepæl i astronomien, hvis vi selv skal sige det. Et nyt vindue i astronomien har åbnet sig. I mange år har vi kun kunnet observere ting gennem lys – fra radiobølger til gammastråling – men nu kan vi også måle gravitationsbølger, som er noget helt andet: rystelser i rumtiden. Det er som at få en ny sans.

Hvad er det, I har observeret?

Vi har set korte glimt af to neutronstjerner, der med næsten lysets hastighed er stødt sammen og har skabt en superstjerneeksplosion. Det har taget under to sekunder, og vi har observeret en tiendedel af et sekund.

De har sandsynligvis været i kredsløb om hinanden i milliarder af år og så ganske langsomt accelereret hurtigere og hurtigere, tættere og tættere på hinanden, før de stødte sammen. Og som Star Wars siger, så skete det i en galakse far, far away – måske 125 millioner lysår væk.

Det er så enorme kræfter, at det ryster selve rumtiden, som er den kobling mellem tid og rum, som Einstein forklarede med sine relativitetsteorier. Bare én kubikcentimeter af en neutronstjerne – altså bare en lille terning – vejer et sted mellem 100 millioner og 1 milliard ton. Det er astronomiske tal, men det er også astronomi, vi taler om, så det er vel ok.

Hvordan måler man de rystelser?

Einstein, der forudsagde det her fænomen i 1915, troede ikke selv, man nogensinde ville kunne måle det. Det er så uhyggeligt små ændringer, at det er meget svært at forstå, men hvis man måler sindssygt nøjagtigt kan det godt lade sig gøre. Det har så taget 30-40 år, fra man fik idéen til måleinstrumentet, til at man rent faktisk kunne bygge det.

Instrumenterne har fire kilometer lange arme. Man sender laserstråler ned i hver arm, og så måler man forskellen i armens længde. Her taler vi så om en længde, der svarer til en brøkdel af en atomkernes radius. Det kan sammenlignes med, at du skal måle én millimeter på en distance, der svarer til 100 millioner lysår.

Hvad kan vi lære af det her?

Det folkelige aspekt af det her er, at det kan hjælpe os med at forstå, hvordan nogle af de tunge grundstoffer i verden er opstået. Sagen er, at vi med Big Bang kun fik brint og helium og intet andet. Så hvor er resten kommet fra?

Vi ved, at for eksempel jern er blevet dannet i supernovaeksplosioner, men nogle af de rigtig tunge grundstoffer har man svært ved at forklare: guld, platin, uran, plutonium… Det er grundstoffer, som helst skal dannes i et miljø med en masse neutroner, som hurtigt kan omdanne det ene grundstof til det andet til det tredje, for hvis det går for langsomt, forsvinder de igen.

Det miljø tror vi kan findes i neutronstjernerne, og det kan vi undersøge nu – herunder teste en teori om, at en sådan neutronstjerne har dannet så meget guld, at det svarer til 10 gange Jordens vægt.

Hvad skal vi med den viden?

Vi kan ikke rigtig bruge det til noget, men det fortæller os om, hvordan universet er bygget op. Sådan en opdagelse bringer også nogle filosofiske spørgsmål med sig. Hvad er det, vi kan som mennesker, og hvilke erkendelser har vi adgang til?

I stenaldermandens verden må man have troet, at der var en gud, der straffede dig og lagde forhindringer i vejen for dig mere eller mindre tilfældigt – uden at man kunne forstå hvorfor. Nu ved vi, at verden er indrettet på en velordnet måde, som kan forstås og forklares. Med de redskaber vi har, kan vi se dybere ind i naturen end nogensinde og lære mere om, hvordan det hele fungerer. Vi kan sige: Gud har ikke været ondskabsfuld og skjult tingene for os.

I har på DTU Space været med til at bygge satellitten Integral, som har været med til at opfange begivenheden. Kan du fortælle lidt om det?

Integral er beregnet til at kigge på gammastråling fra universitet, særligt fra sorte huller og neutronstjernesystemer. Noget af det særlige ved den er, at den kan se hele himlen på samme tid. 

I gruppen på DTU, der arbejder med Integral, og som jeg er leder af, er vi fire almindelige videnskabelige medarbejdere plus fire emeritus’er, dvs. pensionerede medarbejdere, der har kontor på campus. De fleste, inklusive mig selv, arbejder også på andre projekter, så vi har som regel meget travlt.

Vi ved selvfølgelig gerne blive ved med at udvikle nye ting, men nogle gange kan det være svært at overbevise myndigheder om at bygge nyt legetøj til os, fordi det ikke er helt billigt. For eksempel har Integral-satelliten har kostet 800 mio. euro, altså næsten seks milliarder kroner.

Sådan forestiller Nasa sig neutronstjerne-eksplosionen