ครั้งแรกกับการตรวจพบ คลื่นความโน้มถ่วง จากการชนกันของดาวนิวตรอน!!!

เป็นอีกครั้งหนึ่ง ที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบ คลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational waves) ซึ่งก็คือการสั่นกระเพื่อมของ กาลอวกาศ (Space time) อันเกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลขนาดใหญ่ในห้วงอวกาศ และในครั้งนี้เป็นการตรวจพบ คลื่นความโน้มถ่วง จากเหตุการณ์ที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เคยเห็นมาก่อน กับปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวเข้าชนและรวมตัวกันของ ดาวนิวตรอน 2 ดวง (ดาวนิวตรอน เป็นซากที่เหลือจากการยุบตัวของการระเบิดแบบซูเปอร์โนวา มีมวลประมาณ 1.35 ถึง 2.1 เท่าของดวงอาทิตย์ แต่มีรัศมีที่เล็กเพียง 20 ถึง 10 กิโลเมตรเท่านั้น) ซึ่งปรากฏการณ์การชนกันของดาวนิวตรอนทั้ง 2 ดวงสามารถสังเกตการณ์ได้โดยกล้องโทรทรรศน์แบบแสงทั่วๆ ไป ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบการชนกันของดาวได้อย่างใกล้ชิด

***อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ทำนายการมีอยู่ของ คลื่นความโน้มถ่วง เอาไว้ใน ค.ศ. 1916 บนพื้นฐานทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา แต่ไม่เคยมีใครตรวจจับ คลื่นความโน้มถ่วง ได้เลย จนในปี 2016 มีการค้นพบ คลื่นความโน้มถ่วง เป็นครั้งแรก เป็นบทพิสูจน์ว่าทฤษฎีของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นจริง

***กาลอวกาศ (Space time หรืือเรียกว่า ปริภูมิ-เวลา) โดยตามทฤษฎีฟิสิกส์ยุคดั้งเดิมนั้น การอ้างอิงถึงเหตุการณ์ใดๆ จะมีการระบุตำแหน่งเพียง 3 มิติเท่านั้น คือตำแหน่งในแกน x, y, z แต่แนวคิดของ กาลอวกาศ คือ เราไม่สามารถอ้างอิงถึงเหตุการณ์ใดๆ โดยปราศจากการระบุมิติของ “เวลา” ทำให้ เวลา กลายเป็นมิติที่ 4 ในการอ้างอิงถึงเหตุการณ์ใดๆ และทฤษฎี กาลอวกาศ ได้ทำให้ทฤษฎีทางฟิสิกส์จำนวนมาก ดูมีความเรียบง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตลอดจนทำให้สามารถอธิบายการทำงานของเอกภพทั้งระดับใหญ่กว่าดาราจักร และเล็กกว่าอะตอมได้อย่างเป็นรูปแบบเดียวกันมากยิ่งขึ้น

โดยการตรวจพบ คลื่นความโน้มถ่วง ใน 4 ครั้งก่อน มาจากการเคลื่อนตัวเข้าชนกันของ หลุมดำ (Black hole) ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ไม่สามารถมองเห็นแสงใดๆ เล็ดลอดออกมาจากหลุมดำ แต่ในครั้งนี้เป็นการชนกันของดาวนิวตรอน 2 ดวง ที่อยู่ห่างไกลจากโลกมากๆ และผลจากการชนกัน ทำให้เกิดการรวมตัวเป็นดาวที่มีความหนาแน่นสูงมากๆ และก่อนที่จะชนกัน ดาวนิวตรอน ทั้ง 2 หมุนควงสว่านเข้าหากันก่อนที่จะชนกันในที่สุด (ชมภาพจำลองเหตุการณ์ได้จากคลิปด้านล่าง) เมื่อมันชนกันทำให้เกิดลูกไฟขนาดยักษ์ พวยพุ่งออกไปทั้ง 2 ด้าน และนักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการเกิดลูกไฟได้จากกล้องโทรทรรศน์

และมีหอสังเกตการณ์ที่ทำหน้าที่ตรวจจับการเกิด คลื่นความโน้มถ่วง จำนวนสามแห่งบนโลก ที่สามารถตรวจจับปรากฏการณ์นี้ได้ในเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา โดยหอสังเกตการณ์ 2 แห่งอยู่ในสหรัฐอเมริกาและบริหารงานโดย LIGO (เป็นหอสังเกตการณ์แห่งเดียวกับที่ตรวจจับ คลื่นความโน้มถ่วง ได้เป็นครั้งแรกเมื่อปีที่แล้ว) ส่วนหอสังเกตการณ์แห่งที่ 3 ตั้งอยู่ในอิตาลี และด้วยข้อมูลที่ครบถ้วนจากหอสังเกตการณ์ทั้ง 3 แห่ง ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุตำแหน่งที่เกิดการชนกันของ ดาวนิวตรอน ได้อย่างค่อนข้างจะชัดเจน

เมื่อรู้ตำแหน่งการชนกันของดาวแล้ว LIGO ได้แจ้งข่าวไปยังชุมชนของนักดาราศาสตร์ภายใน 2-3 ชั่วโมงหลังจากที่เกิดเหตุการณ์ จากนั้นนักดาราศาสตร์นับพัน ได้ใช้ทั้งกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน และในอวกาศกว่า 70 ตัว เพื่อตรวจสอบปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นหลังการชนกันของ ดาวนิวตรอน และการสังเกตการณ์ยังคงดำเนินไปต่อเนื่องอีกเป็นสัปดาห์หลังจากที่เกิดเหตุการณ์

แสง เป็นเครื่องมือสำคัญที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการตรวจสอบสิ่งต่างๆ ในห้วงอวกาศ นักวิทยาศาสตร์สามารถรู้ระยะทางของวัตถุในอวกาศ ได้โดยการตรวจสอบในแต่ละย่านความถี่ของคลื่นแสง ซึ่งก็ทำการตรวจสอบทั้งคลื่นแสงที่เราสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า รวมทั้งคลื่นความถี่แสงที่เรามองไม่เห๋็นอย่าง X-rays และอินฟราเรด แต่ในครั้งนี้ ทั้งแสงและ คลื่นความโน้มถ่วง สามารถนำมาใช้ร่วมกันเพื่อสำรวจปรากฏการณ์ต่างๆ ในห้วงอวกาศได้ เป็นการเริ่มต้นยุคใหม่ ของการสำรวจทางดาราศาสตร์ที่เรียกกันว่ายุค Multi-messenger astronomy

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ให้ข้อสังเกตว่า ดวงดาวหรือวัตถุใดๆ ในห้วงอวกาศ นั้นทำให้เกิดความปั่นป่วนของ กาลอวกาศ รอบๆ ตัวมัน และเมื่อมันเคลื่อนที่ก็จะทำให้เกิดการสั่นกระเพื่อมของกาลอวกาศ ซึ่งก็คือ คลื่นความโน้มถ่วง นั่นเอง เหมือนเช่นการที่เรือแล่นผ่าน ทำให้เกิดคลื่นบนผิวน้ำ

และเมื่อวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงอย่างหลุมดำ หรือดาวนิวตรอน จะเคลื่อนตัวเข้าหากัน มันจะหมุนตัวเป็นเกลียวเข้าหากันด้วยความเร็วสูง ก่อนที่จะเกิดการชนกันอย่างรุนแรง ซึ่งกิจกรรมนี้ทำให้เกิด คลื่นความโน้มถ่วง ขนาดมหาศาล และคลื่นจะเดินทางผ่านจักรวาลด้วยความเร็วแสง แล้วคลื่นก็จะค่อยๆ แผ่วเบาลงไปตาระยะทาง นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับ คลื่นแรงโน้มถ่วง ได้ในระดับที่แผ่วเบา และหอสังเกตการณ์ของ LIGO และ Virgo สามารถตรวจจับสัญญาณของ คลื่นความโน้มถ่วง ด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์ที่มีความไวสูง

ที่มา : wikipedia , theverge

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *