ตรวจพบ "คลื่นความโน้มถ่วง" ครั้งที่สามในรอบสองปี

หลุมดำซึ่งกำลังจะชนและรวมตัวเข้าด้วยกัน หมุนอยู่ในแนวที่ไม่ขนานกัน Image copyright Caltech/MIT/LIGO Laboratory/Handout via REUTERS
คำบรรยายภาพ หลุมดำซึ่งกำลังจะชนและรวมตัวเข้าด้วยกัน หมุนอยู่ในแนวที่ไม่ขนานกัน

หน่วยปฏิบัติการระดับสูงของอุปกรณ์สังเกตการณ์ LIGO ในสหรัฐฯ สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational waves) จากห้วงอวกาศลึกได้เป็นครั้งที่ 3 ในช่วง 2 ปีที่ผ่านมา โดยพบว่าคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าว มาจากการชนและรวมตัวกันของสองหลุมดำขนาดยักษ์ที่อยู่ห่างจากโลกออกไปราว 3,000 ล้านปีแสง

มีการตรวจจับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าวได้ เมื่อวันที่ 4 มกราคมที่ผ่านมา และจะมีการเผยแพร่รายละเอียด ของปรากฏการณ์ครั้งนี้ในวารสาร Physical Review Letters โดยผลวิเคราะห์ชี้ว่า หลุมดำทั้งสองมีมวลมากกว่า ดวงอาทิตย์ถึง 31 เท่า และ 19 เท่า ซึ่งเมื่อรวมตัวกันแล้วได้ทำให้เกิดหลุมดำขนาดใหญ่ที่มีมวลเกือบเท่ากับดวงอาทิตย์ 49 ดวง ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาในเวลาอันสั้น ซึ่งทำให้เกิดคลื่นของกาล-อวกาศส่งไปทั่วจักรวาล และส่งมายังโลก โดยไม่มีแสงสว่างจากปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้น

Image copyright S.OSSOKINE/A.BUONANNO (MPI GRAVITATIONAL PHYSICS)
คำบรรยายภาพ ภาพจำลองที่สร้างขึ้นจากคอมพิวเตอร์ แสดงให้เห็นคลื่นความโน้มถ่วงแผ่ออกมาจากหลุมดำที่กำลังจะรวมตัวกัน

ผลวิเคราะห์ยังชี้ว่า หลุมดำทั้งสองไม่ได้เกิดจากดาวแฝดที่โคจรวนรอบกันและกันมาแต่เดิม แต่เป็นดาวสองดวงในระบบที่แตกต่างกันซึ่งต่อมาเกิดการระเบิดและหดตัวจนกลายเป็นหลุมดำ ทำให้การหมุนของหลุมดำทั้งสองก่อนชนเข้ารวมกันไม่สู้จะสอดคล้องเป็นแนวเดียวกันนัก

ปรากฏการณ์คลื่นความโน้มถ่วงในครั้งนี้ ยังเปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์ทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ข้อที่ว่าจะไม่เกิดการกระจาย (Dispersion) ของคลื่นความโน้มถ่วงที่ส่งมายังโลกอีกด้วย เนื่องจากแหล่งกำเนิด คลื่นความโน้มถ่วงครั้งนี้อยู่ห่างไกลพอที่จะสังเกตปรากฏการณ์การกระจายได้ ซึ่งก็พบว่าไม่เกิดการกระจายขึ้นจริง ตามที่ไอน์สไตน์ได้ทำนายไว้

Image copyright NSF
คำบรรยายภาพ อุปกรณ์สังเกตการณ์ LIGO ในเมืองแฮนฟอร์ดของสหรัฐฯ

อย่างไรก็ตาม ทีมนักดาราศาสตร์ของ LIGO ไม่สามารถระบุตำแหน่งในอวกาศที่หลุมดำชนกันได้อย่างชัดเจน โดยทำได้เพียงคาดคะเนว่าอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งในแถบบริเวณกว้างที่คำนวณได้เท่านั้น ซึ่งปัญหานี้จะได้รับการแก้ไขเมื่อหอสังเกตการณ์เวอร์โก (VIRGO) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ LIGO ในเมืองปิซ่าของอิตาลี เริ่มทำงานร่วมกับอุปกรณ์สังเกตการณ์ในสหรัฐฯในช่วงกลางปีที่จะถึงนี้

ทั้งนี้ อุปกรณ์สังเกตการณ์ LIGO สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่ส่งมาจากห้วงอวกาศลึกได้ เมื่อเกิดการรบกวนลำแสงเลเซอร์ในอุโมงค์ยาวรูปตัวแอล ซึ่งวิธีการนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในจักรวาลได้โดยไม่ต้องพึ่งพาการตรวจจับสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่าง ๆ เพียงอย่างเดียว โดยในแต่ละวัน มีคลื่นความโน้มถ่วงจากทุกทิศทางในอวกาศส่งมาถึงโลกของเรา 1 ครั้งในทุก 15 นาที

คลื่นความโน้มถ่วงมักเกิดจากเหตุการณ์รุนแรงในจักรวาล เช่นการระเบิดของดาวฤกษ์และการชนกันของหลุมดำ ซึ่งคลื่นความโน้มถ่วงจะนำพาข้อมูลจากเหตุการณ์ดังกล่าวในอดีตให้เดินทางผ่านสิ่งต่าง ๆ และแผ่ไปในจักรวาลโดยไม่ถูกรบกวน

ข่าวที่เกี่ยวข้อง