Midt i september 2015 lykkedes det for første gang i verdenshistorien forskere fra det amerikanske LIGO-konsortium at måle tyngdebølger. Annonceringen skabte vild eufori.
\ Historien kort
- Danske forskere har gennemgået LIGO's data for målinger af tyngdebølger.
- De finder en sammenhæng mellem støjmålinger i begge LIGO's detektorer. Den burde ikke være der, hvis man skal vide sig sikker på, at der er tale om tyngdebølger og ikke bare støj.
- LIGO mener dog, at danskerne har brugt en forkert metode, men er glade for »feedback«.
Men nu maner fem forskere fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet til besindighed. De har gen-analyseret de frit tilgængelige data fra LIGO's to detektorer og er nået frem til, at den oprindelige måling – såvel som de efterfølgende to, som fik mindre mediebevågenhed – lige så vel kunne være støj.
Deres konklusion hviler på en såkaldt ’korrelation’ mellem detektorernes støjmålinger. En korrelation, altså en sammenhæng, som teoretisk ikke burde være der. I hvert fald hvis man vil vide sig sikker på, at det er signalet fra tyngdebølger – og ikke bare et meget vellignende støjmønster – man måler.
»Hvis korrelationen mellem signalet og støjen er ens, hvordan skal man så vide præcist, hvad der er signal, og hvad der er støj?« lød det ifølge forbes.com fra gruppens leder, professor emeritus Andrew Jackson, da han fremlagde resultaterne for forskerkollegaer i München allerede i starten af maj.
\ Læs mere
Ifølge LIGO har de danske forskere dog benyttet sig af en forkert metode, da de analyserede LIGO's data. Det vender vi tilbage til.
Korrelation bør udelukke støj
Det er af flere årsager ekstremt svært at måle tyngdebølger.
- Den ene årsag er, at selvom signalet stammer fra meget voldsomme hændelser ude i rummet, skal det rejse ekstremt langt, før det når frem til Jorden. Det er derfor meget svagt.
- Den anden årsag er, at der konstant er støj på linjen, når man forsøger at måle bittesmå fluktuationer, altså svingninger, i tid og rum her fra Jorden med meget fintfølende instrumenter. Baggrundsstøjen stammer eksempelvis fra jordrystelser.
Netop derfor er LIGO dybt afhængig af at opnå de samme signaler fra begge deres detektorer, som ligger tusindvis af kilometer fra hinanden i USA: En i Livingstone, Louisiana, og en i Hanford, Washington.
Eftersom tyngdebølgerne rejser med lysets hastighed – og rammer en anelse forskelligt takket være Jordens krumning – skal signalet i de to detektorer korrelere på en særlig måde. Og den korrelation bør i teorien udelukke, at der blot er tale om støj.
Støjen kan have lignet tyngdebølger
Men da forskergruppen fra Københavns Universitet begyndte at gennemgå dataene fra LIGO-detektorerne, kunne de regne sig frem til selvsamme korrelation for støj, da de famøse tyngdebølger blev målt.
Det betyder med andre ord, at det, vi troede var tyngdebølger, i virkeligheden bare kunne have været mønstre i støjsignalerne. Mønstre, som til forveksling lignede tyngdebølger og kunne have narret et helt forskermiljø.
Dermed, lød det fra de danske forskere, kan man ikke sige med sikkerhed, at der rent faktisk var tale om tyngdebølger.
Studiet er foreløbig publiceret online på arXiv.org og er indsendt til udgivelse, men endnu ikke accepteret, i tidsskriftet Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP).
LIGO-forsker: Støjkorrelation findes ikke
Kort tid efter studiets digitale udgivelse kommenterede en af LIGO's forskere, postdoc Ian Harry, i et blogindlæg på de danske forskeres påstande. Her argumenterede han for, hvorfor gruppens metoder – og dermed også deres konklusioner – var forkerte.
Ian Harry, som er fysiker ved Max Planck Institut for Gravitationsfysik i Potsdam-Golm, Tyskland, skriver blandt andet, at de danske forskere har benyttet sig af metoder, som er baseret på såkaldte ’tutorials’ – en slags online hjælpe-redskaber – på LIGO's hjemmeside.
\ Hvad er LIGO?
LIGO er et kæmpe fysikinstrument, som er fysisk forankret i USA og består af to enorme detektorer, som er designet til at lede efter tyngdebølger. Derudover arbejder en række LIGO-forskere ved forskningscentre på The California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, California, og The Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge, Massachusetts.
I 2015 blev LIGO opgraderet og kaldes nu Advanced LIGO.
Men disse metoder lever ikke op til kvalitetsstandarden af den mere indviklede dataanalyse, der blev brugt til at opnå de offentliggjorte data, skriver Ian Harry. Støjkorrelationerne findes derfor slet ikke, mener han.
Du kan læse hele den amerikanske forskers respons i blogindlægget her.
Forsøger at finde »fælles ståsted«
Professor emeritus Andrew Jackson fra Niels Bohr Institutet oplyser på vegne af sin gruppe til Videnskab.dk, at han og hans kollegaer pt. ligger i diskussioner med LIGO for at finde »et fælles ståsted«. De ønsker derfor ikke at udtale sig yderligere om deres arbejde lige nu.
»Vi har rejst spørgsmål vedrørende visse analyser af LIGO-dataene. Vi ønsker at bidrage med en videnskabelig og venskabelig opklaring af disse spørgsmål,« skriver han i en mail til Videnskab.dk.
Videnskab.dk har også forsøgt at få den danske forsker Alex Nielsen, som arbejder ved LIGO, i tale, men han henviser til LIGO's talsmand, David Shoemaker.
Talsmanden oplyser, at han selv og adskillige andre LIGO-forskere har været involveret i at udfærdige det skriftlige svar fra Ian Harry, og at dette derfor i vid udstrækning repræsenterer LIGO's »forståelse af artiklen fra Creswell (studiets førsteforfatter, red.) et al. og prøver at vise, hvordan vi mener, de har fundet frem til et forkert resultat.«
LIGO's data kræver dyb forståelse
Den danske forsker Kristian Pedersen, som er direktør for Institut for Rumforskning og Rumteknologi på DTU Space, har kigget på de danske forskeres studie og Ian Harrys respons.
Stridens kerne, forklarer han, ligger i, hvordan man analyserer LIGO-dataene. Det er både meget teknisk og meget svært at udtale sig om »med ret stor vægt«, medmindre man selv har siddet og rodet med data og forskellige analysemetoder, forklarer han.
»Med det forbehold ser det for mig ud som om, NBI-folkene har taget det offentligt tilgængelige LIGO-data og lavet en simpel ’standard’-analyse – uden skelen til de særlige karakteristika, som LIGO-dataene har,« lyder det fra Kristian Pedersen, som da også understreger, at NBI-artiklen endnu ikke er accepteret til udgivelse i et tidsskrift. Det betyder, at den endnu ikke har ’bestået’ uafhængige bedømmeres kritiske gennemgang.
»LIGO er et ekstremt komplekst fysik-eksperiment, og det kræver dyb forståelse for alle dets instrumentelle aspekter at kunne analysere data derfra og fortolke dem. Det forekommer mig naivt, at nogle få, helt udenforstående, mener at kunne gøre det bedre end LIGO-teamet. Naturligvis skal nye, vigtige resultater som LIGO's detektion af gravitationsbølger efterprøves, testes og kritisk vurderes. Men ligesom LIGO-teamet har brugt mange ressourcer og megen tid på at tjekke deres metoder og resultater, bør kritik af disse resultater også være særdeles grundig, før den udbasuneres,« fortsætter han.
LIGO: Vi sætter pris på feedback
I mailen til Videnskab.dk skriver LIGO's talsmand, David Shoemaker, da også i samme ånd, at LIGO »sætter stor pris på, at der er forskere, der ser grundigt på, hvad vi laver, og prøver at reproducere vores resultater.«
Kommunikationen med de danske forskere vil hjælpe LIGO med at raffinere deres online hjælperedskaber til at forstå og analysere detektorernes data, så man i fremtiden kan undgå de samme faldgruber, skriver han og slutter:
»Vi ser frem til de fortsatte videnskabelige diskussioner med Creswell et al.«
