Nyheten kommer efter ett halvår av växande rykten och presenterades under torsdagen vid två parallella presskonferenser i USA och Europa.

– Vi har detekterat gravitationsvågor. Vi gjorde det! förkunnade en lycklig David Reitze, chef för LIGO-experimentet och fysiker vid Caltech i Kalifornien.

Två kolliderande svarta hål

Gravitationsvågorna – minimala svängningar i själva rymden – detekterades den 14 september av LIGO-experimentets två observatorier i Louisiana och Washington. Signalen är enligt forskarna omisskänlig och anses härstamma från två svarta hål som smält samman, 1,3 miljarder ljusår bort.

Presskonferenserna följdes inte bara av världsmedia utan också av tiotusentals fysiker världen över. Nyheten anses epokgörande inom fysiken och bedöms av många också värdig ett nobelpris. Upptäckten kommer efter ett halvår av tilltagande rykten, decennier av sökande – och ganska exakt 100 år efter det att Albert Einstein förutsade fenomenet.

Troligt nobelpris

– Det ligger ett Nobelpris och väntar där om det faktiskt stämmer, det är jag ganska säker på. Det här är stort inom fysiken, sade Maria Sundin, astrofysiker vid Göteborgs universitet, till TT innan beskedet kom.

Gravitationsvågor är en konsekvens av Einsteins allmänna relativitetsteori. Einstein själv förutspådde fenomenet 1916, ett år efter att han lanserat sin relativitetsteori. Men sen dess har ingen lyckats se några gravitationsvågor – förrän nu.

Forskarna i LIGO-experimentet har arbetat med att försöka detektera gravitationsvågor i decennier. Mellan 2002 och 2010 försökte de med en tidigare version av sina detektorer, utan att lyckas. Och för knappt två år sen trodde ett annat forskarteam, BICEP, att de sett avtryck av gravitationsvågor i det svaga ljuset från universums födelse – men upptäckten visade sig inte hålla.

Minimala förvrängningar av rymden

Svårigheten att detektera gravitationsvågor beror på att de vanligtvis är extremt små. De uppstår som en slags svallvåg i rymden när massiva himlakroppar accelererar, exempelvis när de roterar runt varandra. Vågorna är förvrängningar i själva rummet som fortplantar sig med ljusets hastighet.

Också jorden som snurrar runt solen avger enligt teorin gravitationsvågor – men de är försvinnande små. Men extrema händelser, som när två svarta hål roterar runt varandra och till slut faller samman, borde teoretiskt sett ge upphov till gravitationsvågor som är möjliga att detektera med avancerade mätinstrument. Och det är precis vad LIGO-experimentet nu lyckats med.

Jorden blev en atomkärna större

De gravitationsvågor LIGO-experimentet upptäckt skall enligt forskarna ha dragit ut och tryckt samman jordklotet en hundratusendels miljarddels meter när de passerade jorden den 14 september i höstas. Det motsvarar ungefär storleken på en atomkärna. För att kunna mäta så små förvrängningar krävs extremt känsliga mätinstrument, så kallade interferometrar.

I interferometrar utnyttjas ljusets egenskaper för att mäta minimala förändringar i avstånd. Man kan säga att LIGO-experimentets interferometrar består av två enormt noggranna, 4 kilometer långa mätlinjaler. Mätlinjalerna ligger vinkelrät mot varandra och forma ett slags L.

Med hjälp av laserljus kan forskarna jämföra de två mätlinjalernas längd och urskilja förändringar som är mindre än en tiotusendel av en protons storlek -  en noggrannhet som med råge visade sig tillräcklig för att urskilja den puls som passerade jorden den 14 september. Samtidigt måste forskarna undvika att alla möjliga vibrationer stör mätningarna – alltifrån avlägsna jordbävningar till trafik på vägar.

Precis som Einstein förutsa

Sedan september har forskarna i LIGO-teamet noggrant undersökt sina data och uteslutit alla möjliga felkällor. Upptäckten anses nu bortom alla tvivel. Inte minst eftersom den puls av gravitationsvågor som passerade jorden den 14 september detekterades i LIGO-experimentets båda två olika observatorier i Louisiana och Washington, med en bråkdels sekunds mellanrum.

Resultaten publiceras nu också i den ansedda tidskriften Physical Review Letters. Den signal som detekterats stämmer enligt forskarna väl överens med Einsteins förutsägelser.

– De här fantastiska observationerna bekräftar en mängd teoretiskt arbete, inklusive Einsteins allmänna relativitetsteori, som förutsade gravitationsvågorna, säger den kände fysikern Stephen Hawking i en komentar till tidskriften Nature.

– Det du kan beräkna från Einsteins teori ser exakt ut som den signal som nu detekterats. För mig är det ett mirakel, kommenterar MIT-fysikern Rainer Weiss till tidskriften Science.

Världsrymden i ett helt nytt ljus

Weiss anses vara en av de fysiker som för över 40 år sen kom med idén till LIGO-experimentet. Tillsammans med den teoretiske fysikern Kip Thorne är han också en av experimentets grundare. En del spekulerar nu i att Weiss kan vara en av kandidaterna till ett kommande nobelpris. LIGO-teamet omfattar ett 1000-tal forskare.

Många fysiker menar att betydelsen av upptäckten inte enbart handlar om att man för första gången nu direkt kunnat se graviationsvågor. LIGO-experimentet anses också ha öppnat dörren för ett helt nytt sätt att studera världsrymden. För forskarna blir gravitationsvågorna som en form av ljus.

Med hjälp av gravitationsvågor hoppas man kunna studera objekt som inte avger något ljus alls – som svarta hål – följa extrema händelseförlopp och med ny precision pröva teorierna om gravitation.

Mot universums födelseögonblick?

Ett annat exempel är universums födelseögonblick. Det glödheta infernot efter universums födelse var ogenomträngligt för ljus – men inte för gravitationsvågor. Och när världsrymnden expanderade extremt snabbt under de allra första bråkdelarna av en sekund borde enorma gravitationsvågor ha genererats.

Redan nu innebär LIGO-forskarnas upptäckt också att det är första gången någon har sett två svarta hål som roterar runt varandra och till slut smälter samman. En del menar också att det är det bästa beviset hittills för att svarta hål existerar.

– Det handlar om den kraftfullaste explosion som mänskligheten någonsin kunnat detektera bortsett från Big Bang, kommenterar den teoretiske fysikern Kip Thorne i LIGO-teamet.

Enligt forskarna i LIGO-teamet ska dom två svarta hål som orsakade gravitationsvågorna ha varit 29 respektive 36 gånger så massiva som solen. Innan dom föll samman snurrade dom i en all tätare spiral, till slut bara några hundratals kilometer från varandra. När dom kolloiderade, med halva ljushastigheten, frigjordes en enorm mängd energi – motsvarande 3 solmassor – i form av gravitationsvågor.

– Den här upptäckten är början på en ny era: Att studera universum med hjälp av gravitationsvågor har nu blivit verklighet, konstaterar LIGO-experimentets talesperson Gabriela González, professor vid Louisiana State University.