Svarta hål och planeter i fjärran solsystem: Det gångna årtiondets vetenskapliga genombrott, fem i topp

Det har varit ett årtionde fullt av aha-upplevelser, stora upptäckter och vetenskapliga genombrott. Här följer Kvanthopps fem-i-topp-lista över de viktigaste heureka-stunderna.

Plats 5: Återanvändbara bärraketer

Det är varken lätt eller billigt att lämna jorden. Att avfyra alla tiders största rymdraket, Saturn V, raketen som lyfte Armstrong och grabbarna till månen, kostade omvandlat till dagens dollar cirka 1,25 miljarder per avfyrning.

Det här fick Nasa att se sig om efter en rymdfarkost som var billigare i drift, och för att uppfylla det kravet behövde den vara återanvändbar. Vilket i sinom tid ledde till rymdfärjan. Men den visade sig vara dyr, tungrodd och komplicerad.

Rymdfärjan, eller skytteln, var livsfarlig också: fler astronauter dog ombord på de förolyckade rymdfärjorna Challenger och Columbia än under alla mänsklighetens rymdfärder dittills.

Nasa och de övriga aktörerna i branschen har sedermera kommit till att det är smartare (och billigare) att sköta det tunga lyftandet med konventionella bärraketer.

Det är framför allt det privata raketföretaget SpaceX med den excentriska miljardären Elon Musk i spetsen som leder utvecklingen här: deras bärraketer förenar den traditionella raketens relativa enkelhet med rymdfärjans återanvändbarhet.

SpaceX har lärt sig att landa och återanvända raketernas första steg efter utfört uppdrag, vilket sparar in oerhörda penningsummor.

I SpaceX stall ingår bland annat raketerna Falcon-9, som debuterade 2013 och tungviktaren Falcon Heavy som följde fem år senare.

Tack vare att Falconraketerna delvis är återanvändbara har SpaceX lyckats pressa ned priserna på rymdfrakter avsevärt. Det har gjort det möjligt för allt fler att få tillgång till egna satelliter.

Att man dessutom utnyttjar identiska komponenter i de olika raketuppsättningarna gör också produktionen av raketerna enklare, snabbare och framför allt billigare.

Ett avfyrning med en Falcon Heavy kostar 90 miljoner dollar, vilket är mycket pengar, men det blir bara drygt 3 000 dollar per kilo frakt, vilket är småpotatis i de här sammanhangen. Och nästan gratis jämfört med gamla Saturn V.

Plats 4: Exoplaneterna kommer på bred front!

Det senaste årtiondet har varit en guldålder när det kommer till upptäckandet av planeter i andra solsystem, alltså exoplaneter.

Det här inkluderar flera planeter av samma typ som jorden. Några av dem har dessutom en yttemperatur som är lämplig för att vatten ska kunna förekomma i flytande form.

Den första exoplaneten upptäcktes visserligen redan 1992, men det var egentligen inte förrän man tog i bruk rymdteleskopet Kepler 2009 som upptäckterna på riktigt började dugga tätt.

Och det är uttryckligen under de senaste tio åren som planetkatalogen har utökats exponentiellt. I skrivande stund känner vi till 4 150 exoplaneter.

Den kanske mest spännande planetupptäckten gjordes dock inte med data från Kepler, utan med de jordbundna teleskopen som Europeiska sydobservatoriet basar över i Chile.

I slutet av augusti 2016 bekräftades det alltså att det kretsar en planet kring inget mindre än vår närmaste stjärngranne, Proxima Centauri, på ynka 4,2 ljusårs avstånd, och det är ett stenkast i kosmiska sammanhang. I samma postnummer som vi, kan man säga.

Plats 3: Gravitationsvågorna från himlakropparnas dödsdans

Tänk dig två svarta hål i en otroligt avlägsen galax.

De är resterna av två jättestjärnor som har dött och kollapsat in i sig själva med en sådan kraft att inte ens ljuset längre förmår lämna dem.

De kretsar kring varandra, de dansar sin dödsdans, allt närmare och närmare den oundvikliga kollisionen.

Mot slutet av dansen roterar de supertunga kropparna, tiotals gånger tyngre än vår sol, så fort, med halva ljushastigheten, att de plöjer upp vågor i själva rymden: så kallade gravitationsvågor som 1,3 miljarder år senare, år 2015 enligt vår tideräkning, observeras av LIGO-observatoriet i USA.

Gravitationsvågorna som LIGO-observatoriet upptäckte är som svallvågor, fast inte i havet, utan i själva universums fundament, den så kallade rumtiden.

Gravitationsvågornas existens förutsades av Albert Einstein för mer än etthundra år sedan, men länge ansågs de vara nästintill omöjliga att upptäcka.

Vi hade helt enkelt inte instrument som var känsliga nog. Tills LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) togs i bruk 2002.

LIGO involverar över 1 000 forskare från ett flertal länder, med högskolorna MIT och CalTech som huvudsakliga aktörer.

Observatoriets huvudinstrument, de väldiga laseinterferometrarna, finns i två likadana observatorier placerade i de amerikanska delstaterna Louisiana respektive Washington

Länge var LIGO tyst, men 2015 vibrerade observatoriets fyra kilometer långa lasersträngar äntligen till då vågorna från de två kolliderande svarta hålen nådde jorden.

Det sägs om gravitationsvågorna att de är för astrofysiken vad röntgen var för läkekonsten.

Precis som läkaren använder röntgenstrålar för att se in i våra kroppar kommer gravitationsvågorna en dag att låta oss se in i saker som är dolda för våra teleskop.

Till skillnad från ljus så dämpas gravitationsvågorna inte av hinder som kommer i deras väg. De går rätt igenom alltsammans, till och med det kompakta, ogenomskinliga infernot som rådde under ögonblicken efter Big Bang.

Gravitationsvågorna låter oss kanske en dag se ända till själva universums födelse. De kan också låta oss studera de mystiska svarta hålen.

Därför är det här utan tvekan en av det gångna årtiondets viktigaste upptäckter, som resulterade i Nobelpriset i fysik 2017 för Kip Thorne, Barry Barish och Rainer Weiss.

Plats 2: Det första fotografiet av ett svart hål

Att fotografera ett svart hål har länge ansetts vara omöjligt, av den enkla orsaken att själva hålet inte avger något ljus. Därav namnet, liksom.

Men det här förändrades den 10 april 2019 när det första fotografiet av ett svart hål publicerades.

Närmare bestämt det supermassiva svarta hålet som häckar i hjärtat av den gigantiska elliptiska galaxen Messier 87 (M87) i stjärnbilden Jungfrun, på cirka 55 miljoner ljusårs avstånd från jorden.

Bilden togs med hjälp av det virtuella jätte-radioteleskopet Event Horizon Telescope.

Det bestod av flera enskilda radioteleskop som tillsammans i praktiken bildade ett enda radioteleskop stort som hela jorden. Teleskopen som ingick i projektet var:

● Submillimeter Telescope (SMT) i Arizona, USA
● APEX i Chile
● 30-metersteleskopet vid IRAM i Pico Veleta, Spanien
● James Clerk Maxwell Telescope på Hawaii
● Large Millimeter Telescope i Mexiko
● Submillimeter Array i Hawaii
● ALMA i Chile
● South Pole Telescope i Antarktis.

Det är naturligtvis inte själva hålet som syns på själva bilden, utan snarare dess skugga.

Den svarta cirkeln kantas av skenet från den plågade, strålande materian som lyser upp när den går in i slutskedet av sin dödsspiral, innan den sugs in i själva det svarta hålet.

Fotografiet blev till den slutgiltiga bekräftelsen för att svarta hål verkligen existerar, precis som Albert Einstein förutsade.

Allt som allt har det gångna årtiondet varit ett mycket gott decennium för Albert Einstein, kan man säga.

Plats 1: Higgsbosonen, partikeln som ger allting sin massa

Den fjärde juli slog en bomb ned i vetenskapsvärlden när det europeiska partikelfysiklabbet CERN meddelade att man sannolikt hade hittat fysikens heliga graal: higgsbosonen eller higgspartikeln.
Universums mest grundläggande "legokloss" upptäcktes med hjälp av världens största maskin, den gigantiska partikelkrossaren LHC, 27 kilometer i omkrets, utanför Genève.

Higgsbosonen ingår i det så kallade higgsfältet, som genomsyrar universum och gör att både higgsbosonen själv och andra partiklar har massa. Inklusive de atomer som våra kroppar består av.

De första förutsägelserna om higgsbosonen och higgsmekanismen gjordes 1964 av François Englert och en månad senare av den brittiske fysikern Peter Higgs. 2013 fick de dela på Nobelpriset i fysik för sina snilleblixtar.

Higgspartikeln brukar också kallas “gudspartikeln” av vissa. Begreppet myntades av förläggaren till en bok av nobelpristagaren Leon Lederman. Lederman själv hade först tänkt att referera till partikeln som "The goddamn particle".