นับตั้งแต่ปี 2016 ที่มีการประกาศจากหอสังเกตการณ์ไลโก (LIGO) ว่า “เราได้ค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงแล้ว” โลกก็ก้าวเข้าสู่ยุคสมัยใหม่ของการศึกษาอวกาศ
คลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational Wave) คือความผันผวนหรือระลอกความเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของปริภูมิเวลา (space-time) ที่แผ่ออกไปในอวกาศในลักษณะเป็นคลื่น เป็นแนวคิดของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ อัจฉริยะด้านฟิสิกส์ของโลก เพื่อใช้อธิบายแรงที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในเอกภพ ภายใต้ชื่อ “ทฤษฎีสัมพัทธภาพ” (Theory of Relativity)
นักดาราศาสตร์ค้นพบ “ดาวเคราะห์ที่ไม่น่าจะมีตัวตนอยู่ได้”
สายฟ้าสีเขียว! นาซาจับภาพ “ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า” บนดาวพฤหัสบดี
นักวิจัยเผย เมื่อพันล้านปีที่แล้ว 1 วันบนโลก มีแค่ 19 ชั่วโมง!
หากจะให้อธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่เกี่ยวกับคลื่นคาวามโน้มถ่วงโดยง่าย ให้นึกว่าปริภูมิเวลามีลักษณะเป็นโครงข่ายแผ่นยาง เมื่อมีวัตถุไปอยู่ในปริภูมิเวลา ก็เหมือนกับการวางลูกเหล็กลงไป ทำให้แผ่นยางบุ๋มลง เกิดเป็น “การบิดโค้ง”
และหากวัตถุที่มีมวลนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในปริภูมิเวลา ก็จะเกิดการรบกวนโครงสร้าง เหมือนการเคลื่อนที่ของลูกเหล็กบนแผ่นยางที่จะทำให้เกิดแรงกระเพื่อม แต่ในปริภูมิเวลา แรงกระเพื่อมนี้จะแผ่ออกด้วยความเร็วแสงในรูปคล้ายคลื่น คือ “คลื่นความโน้มถ่วง” นั่นเอง
หากถามว่าการศึกษาคลื่นความโน้มสำคัญอย่างไร ก็ต้องบอกว่า นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า คลื่นความโน้มถ่วงนี้สามารถอธิบายการเกิดปรากฏการณ์หรือกฎต่าง ๆ ของเอกภพได้ เช่น เรื่องของแรงดน้มถ่วง ที่สมัยประถม-มัธยมเราเรียนกันมาว่า เกิดจากแรงดึงดูดของโลก แต่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ “การบิดโค้ง” ที่เกิดจากมวลในปริภูมิเวลา จะทำให้วัตถุอื่นไหลเข้าหาวัตถุนี้ เป็นคำอธิบายของการเกิดแรงโน้มถ่วง
คลื่นความโน้มถ่วงจึงเป็นเหมือนประตูบานใหม่ ที่จะนำพานักวิทยาศาสตร์ให้สามารถทำความเข้าใจและไขความลับของจักรวาลได้มากขึ้น นั่นทำให้นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมาก กับ “การตรวจจับ” คลื่นความโน้มถ่วง
โดยอุปกรณ์ในปัจจุบันจะตรวจจับคลื่นความดน้มถ่วงได้ชัด ๆ เวลาที่เกิดเหตุการณ์ใหญ่ ๆ เช่น ซูเปอร์โนวา มวลหลุมดำชนกัน เป็นต้น เพราะโดยทั่วไปคลื่นความโน้มถ่วงจะความถี่ต่ำกว่าเสียงฮัมของปลาวาฬนับหมื่นเท่า ซึ่งต่ำเกินกว่าที่จะตรวจจับได้
อย่างไรก็ตาม ล่าสุดมีรายงานว่า นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับ “หลักฐานการมีตัวตนที่ชัดเจน” ของคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรก ในลักษณะคล้ายกับเสียงฮัม โดยคาดว่าเกิดจากการรวมตัวกันอย่างช้า ๆ ของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางเอกภพ สะท้อนไปทั่วจักรวาล
การสังเกตการณ์นี้เป็นการตรวจจับระลอกคลื่นความถี่ต่ำได้เป็นครั้งแรกในโครงสร้างของปริภูมิเวลา
ดร.สตีเฟน เทย์เลอร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแวนเดอร์บิลต์ ประธานหอดูดาวนาโนเฮิรตซ์ในอเมริกาเหนือสำหรับความร่วมมือด้านคลื่นความโน้มถ่วง หรือนาโนกราฟ (Nanograv) ซึ่งเป็นหัวหอกในการค้นพบครั้งนี้ กล่าวว่า “นี่เป็นข่าวใหญ่”
ขณะที่ ดร.ไมเคิล คีธ จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์โจเดรลล์ แบงก์ กล่าวว่า “ผลลัพธ์ที่นำเสนอในวันนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการเดินทางครั้งใหม่สู่จักรวาลเพื่อเปิดเผยความลับบางส่วนที่ยังไขไม่ได้”
เขาเสริมว่า “เรารู้สึกตื่นเต้นอย่างไม่น่าเชื่อที่หลังจากการทำงานมาหลายสิบปีของนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์หลายร้อยคนทั่วโลก ในที่สุดเราก็ได้เห็น ‘ลายเซ็น’ ของคลื่นความโน้มถ่วงจากจักรวาลอันไกลโพ้น”
ที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถจับได้เพียงสัญญาณสั้น ๆ ของคลื่นความโน้มถ่วง ที่เชื่อมโยงกับการรวมตัวของหลุมดำหรือดาวนิวตรอนที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
การสังเกตของพวกเขาเผยให้เห็นว่าคลื่น รวมทั้งบางส่วนที่เป็นลูกคลื่นอย่างช้าๆ เมื่อผ่านกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เกิดขึ้นที่ความถี่ต่างๆ และแกว่งไปมาเป็นเวลาหลายทศวรรษ
นักดาราศาสตร์ค้นพบสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงครั้งนี้ โดยการติดตาม “พัลซาร์” (Pulsar) หรือเศษซากที่หนาแน่นของแกนกลางของดาวฤกษ์มวลมาก หลังจากที่พวกมันระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา โดยพัลซาร์จะยังคงหมุนอย่างรวดเร็วและปล่อย “คลื่นวิทยุ” ออกมา
และเมื่อคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนผ่านระหว่างโลกกับพัลซาร์ สัญญาณคลื่นวิทยุของพัลซาร์จะหยุดชะงัก จากการที่ไอน์สไตน์ตั้งทฤษฎีว่า คลื่นความโน้มถ่วงจะยืดและบีบอัดอวกาศขณะที่มันเคลื่อนที่ไปทั่วจักรวาล ซึ่งส่งผลต่อการเดินทางของคลื่นวิทยุ นั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้ด้วยการตรวจจับคลื่นวิทยุของพัลซาร์
นักวิทยาศาสตร์มากกว่า 190 คนติดตามคลื่นวิทยุจากพัลซาร์มากกว่า 60 ดวงเป็นเวลา 15 ปี โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่สามตัว ได้แก่ หอดูดาว Arecibo ในเปอร์โตริโก กล้องโทรทรรศน์ Green Bank ในเวสต์เวอร์จิเนีย และ Very Large Array ในนิวเม็กซิโก
สำหรับคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบครั้งนี้ ถือว่า “มีพลังมากที่สุดเท่าที่เคยตรวจวัดมา” คาดว่าน่าจะเกิดจากการชนกันของหลุมดำมวลยิ่งยวด และมีพลังงานมากกว่าเหตุการณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับหลุมดำหรือดาวนิวตรอนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
อย่างไรก็ตาม ยังมีความเป็นไปได้ว่า แหล่งที่มาของคลื่นความโน้มถ่วงนี้อาจเป็นอย่างอื่นนอกเหนือจากการชนกันของหลุมดำมวลยิ่งยวด รวมถึงอาจเป็นร่องรอยแรงโน้มถ่วงที่หลงเหลืออยู่ในเอกภพจากเหตุการณ์บิ๊กแบง (Big Bang) เมื่อหลายพันล้านปีก่อน
เคียรา มิงกาเรลลี นักวิทยาศาสตร์ของนาโนกราฟ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเยล กล่าวว่า “มันเหมือนกับการประสานเสียง โดยมีคู่หลุมดำมวลยิ่งยวดเหล่านี้ส่งเสียงดังในความถี่ที่แตกต่างกัน … นี่เป็นหลักฐานแรกของคลื่นความโน้มถ่วง เราได้เปิดประตูบานใหม่ของการสังเกตการณ์จักรวาล”
แบ็กกราวด์ของคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นสัญญาณรบกวนของจักรวาลชนิดหนึ่งที่มีการตั้งทฤษฎีมาช้านานแต่ไม่เคยตรวจพบ ประกอบขึ้นจากคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำพิเศษ เมื่อหลุมดำชนกันทั่วทั้งเอกภพ คลื่นเหล่านี้จะฮัมและสะท้อนไปเหมือนเป็นเสียงแบ็กกราวด์ของจักรวาล
มิงกาเรลลีเสริมว่า “แบ็กกราวด์ของคลื่นความโน้มถ่วง ‘ดัง’ กว่าที่ฉันคาดไว้ประมาณ 2 เท่า มันอยู่ที่จุดสูงสุดของสิ่งที่แบบจำลองของเราสามารถสร้างได้จากหลุมดำมวลมหาศาล นี่เป็นเพียงการเริ่มต้น”
อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่
เรียบเรียงจาก CNN / The Guardian
ภาพจาก AFPคำพูดจาก สล็อตเว็บตรง
วิธีใช้ "บันไดเลื่อน-ทางเลื่อน" ให้ปลอดภัย ลดการเกิดอุบัติเหตุอันตราย
