LISA Pathfinder ble skutt opp i vinter for å teste teknologi som skal måle gravitasjonsbølger i rommet. Nå viser de første resultatene at denne teknologien fungerer mye bedre enn forventet.

Dermed er veien klar for et observatorium som skal undersøke universet ved å detektere gravitasjonsbølger.

Blant annet er supermassive svarte hull i kjernen av galakser, og hva som skjer når de smelter sammen, ett av de uvanlige fenomenene et slikt observatorium vil kunne "se".

Dannes av svarte hull, supernovaer og nøytronstjerner

Gravitasjonsbølger, krusninger i romtiden som skyldes akselerasjon av massive objekter, ble først beskrevet i Einsteins generelle relativitetsteori i 1916.

Slike bølger dannes av blant annet supernovaeksplosjoner, nøytronstjerner som går i bane rundt hverandre, og når svarte hull smelter sammen.

Gravitasjonsbølger ble først observert i 2015. Forskerne som la grunnlaget for observasjonen fikk nylig Kavliprisen i fysikk.

Avstand ned til brøkdelen av et atom

Men gravitasjonsbølgene fra til om med supermassive svarte hull er så små at de tilsvarer 1 del av 100 milliarder milliarder.

Er det overhodet mulig å lage et system som er så følsomt at det kan måle gravitasjonsbølger i rommet og samtidig ikke forstyrres av sine egne vibrasjoner?

Det er det LISA Pathfinder tester, ved hjelp to 5 centimeter store klosser av gull og platina som svever fritt inne i romfartøyet. Mellom klossene sitter lasere som måler avstanden med en nøyaktighet ned til brøkdelen av et atom.

Bedrifter over hele Europa, blant annet i Norge, Danmark, Sverige og Finland, har levert teknologi til LISA Pathfinder.

100 ganger mer nøyaktig enn på bakken

Etter oppskytingen 3. desember 2015 dro LISA Pathfinder til Lagrangepoint-1 ute i rommet. Der ble de to testmassene satt fri i februar 2016 og målingene tok til 1. mars.

I løpet av den første dagen var målingene så nøyaktige som forskerne hadde satt som eget minstekrav. De neste fem dagene brukte de til å forbedre nøyaktigheten med en faktor på fem.

- Målingene har overgått til og med våre mest optimistiske beregninger, sa Paul McNamara, prosjektforsker for LISA Pathfinder, på ESAs pressekonferanse i dag.  

De to testmassene er omtrent helt urørlige og viser 100 ganger mindre støy enn et tilsvarende eksperiment som ble gjort på bakken. Støynivået i målingene er så lavt at forskerne hadde problemer med å finne det.

Skal "se" til andre enden av universet

- Teknologien i LISA Pathfinder kan måle bevegelse helt ned på femtometer-nivå, sa Martin Hewitson ved University of Hanover og LISA Pathfinders Deputy Primary Investigator.

Til sammenlikning er kjernen i et gullatom cirka 8,45 femtometer i diameter.

Det betyr at et observatorium i rommet med teknologien til LISA Pathfinder vil kunne oppfatte gravitasjonsbølger fra 12 milliarder lysår unna, eller helt på den andre siden av universet.

Veien ryddet for LISA

Dermed er ESAs planer for gravitasjonsbølgeobservatoriet LISA (Laser Interferometer Space Antenna) styrket. Det har planlagt oppskyting i 2028.

LISA Pathfinders suksess førte også til forespørsel fra høyere hold om det ikke er mulig å fremskynde oppskytingen av LISA til neste tidsvindu, som er i 2019.

Men teknologien som gravitasjonsbølgeobservatoriet skal ha, blant annet lasere som kan måle nøyaktig på 5 millioner kilometers avstand i rommet, er ennå ikke utviklet.    

- Vi er i full gang med jobben, forsikret forskerne på ESAs pressekonferanse.

Nå fortsetter de arbeidet med LISA Pathfinder. Til høsten skal et NASA-instrument ombord settes i sving.

Etter det vil forskerne undersøke videre de ørsmå forstyrrelsene ombord, som blant annet skyldes romfartøyets egen bane, instrumenter, og individuelle gassmolekyler.