Nu har Einsteins vågor fångats för första gången

Ryktet om att något stort skulle tillkännages spred sig på nätet redan dagarna innan de amerikanska astrofysikerna tillkännagav sina mätresultat i mitten av mars. Upptäckten betraktades genast som ett av de största vetenskapliga genombrotten någonsin. Med radioteleskopet Bicep2 vid sydpolen har forskarna mätt karakteristiska skillnader i ljusegenskaperna i den kosmiska bakgrundsstrålningen som når oss från alla håll i rymden. Dessa skillnader vittnar om att rumtidsväven skrynklades på ett särskilt sätt, bara en liten bråkdel av en sekund efter universums födelse i big bang, för nästan 14 miljarder år sedan.

Den uppmätta signalen är så stark att forskarna har ägnat mer än ett år åt att utesluta alla möjliga felkällor, innan de publicerade sina resultat. Signalen är nämligen nästan dubbelt så hög som forskarna hade förväntat sig utifrån tidigare mätningar av den kosmiska bakgrundsstrålningen, gjorda med satelliterna Planck och Wmap.

– Jag hade absolut inte väntat mig ett så högt värde, även om det är en av konsekvenserna av den kaotiska inflationsmodellen som jag själv introducerade 1983. Men för ett år sedan övertygade Planck-satelliten oss alla om att signalen måste vara mycket svagare. Så vi blev oerhört överraskade, säger Andrei Linde, professor i fysik vid Stanford university.

Andrei Lindes kaotiska inflationsmodell förfinade den ursprungliga modellen av inflationen, vars upphovsman, Alan Guth, fysikprofessor vid MIT i USA, också blev överväldigad av den nya upptäckten.

– Stämmer siffrorna så faller många av inflationsmodellerna bort, medan andra som vi tidigare har förkastat i stället kanske visar sig gälla. Till exempel innebär detta att inflationen startade tidigare än vissa modeller förutsagt, och då måste energin varit ännu högre.

Den drygt 30 år gamla inflationsteorin innebär att universum strax efter big bang blåstes upp alldeles enormt på ofattbart kort tid. Teorin löste några av problemen med big bang, till exempel frågan om varför rymden ser jämn och likadan ut åt alla håll, trots att avstånden är för stora för att de olika delarna skulle ha varit i kontakt med varandra. Enligt inflationsteorin blev allting, som från början trängdes huller om buller, förstorat och utslätat – som när man blåser upp en skrynklig ballong. När inflationen sedan stannade av, fortsatte universum att expandera och gör så än i dag.

Många var dock skeptiska till inflationsteorin som ansågs omöjlig att bekräfta experimentellt. Inte ens upphovsmännen Andrei Linde och Alan Guth vågade hoppas på några avgörande bevis under sin livstid. Men när upptäckten presenterades vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics utanför Boston var de där bägge två och och firade. Nu när teorin ser ut att kunna bekräftas hägrar ett Nobelpris.

För rumtiden var inflationen som en sten kastad i vatten. Den måste ha gett upphov till gravitationsvågor, vilka lämnade spår i rymdens bakgrundsstrålning: den skruvades till, polariserades, på ett särskilt sätt. Det är just polariseringen, gravitationsvågornas avtryck, som radioteleskopet på Antarktis har lyckats mäta för första gången.

– Inflationsteorin gör tre förutsägelser: att universum är slätt, att galaxerna har uppstått ur små kvantfluktuationer och så att inflationen har skapat gravitationsvågor. De två första har redan påvisats, men de ses inte som avgörande bevis för teorin, säger Michael Turner, professor i astrofysik vid University of Chicago.

Han har varit med ända sedan inflationsteorins barndom. Även om han då och då har uttryckt sig skeptiskt mot teorin har han nu svårt att dölja sin entusiasm:

– Gravitationsvågorna är ju faktiskt det yttersta beviset för inflationen.

Gravitationsvågor från rymden förutsades redan av Einstein 1916. Men ingen har någonsin tidigare lyckats påvisa dem. Att dessutom fånga vågor som härstammar ända från universums barndom är en stor bragd. Upptäckten kan leda till en helt ny era för grundforskningen i fysik. Med de nu uppmätta gravitationsvågorna kan kosmologerna bättre uppskatta tidpunkten för inflationen och därmed storleken på den energi som krävdes. Vid så höga energier anses naturens alla krafter, utom gravitationen, kunna förenas i en enda urkraft. Men det är inget som kan återskapas i fysikernas laboratorier, så med gravitationsvågorna får fysiker ett nytt sätt att blicka längre tillbaka i tiden. Allt förutsatt att upptäckten även bekräftas av andra observationer.

– Det är nog klokast att följa den vetenskapliga principen att ett resultat inte är något resultat innan det har bekräftats av oberoende mätningar, säger Lars Bergström, professor i teoretisk astrofysik vid Stockholms universitet. 

– – –

Överlycklig upphovsman

Här får Andrei Linde reda på nyheten: