17 สิงหาคม 2017 เครื่องตรวจ Advanced LIGO และ Advanced Virgo ยืนยันการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational Waves) นับเป็นครั้งที่ 4 โดยมีแหล่งกำเนิดมาจากการหลอมรวมกันของหลุมดำ และครั้งที่ 5 จากการหลอมรวมกันของดาวนิวตรอน ภายหลังยังตรวจจับได้อีกหลายครั้ง
นอกจากจะยืนยันแนวคิดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ที่ทำนายการปรากฏการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไว้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1916 แล้ว ยังถือเป็นการปูทางสู่การตรวจจับและสังเกตการณ์เอกภพในแง่มุมใหม่อีกด้วย
เนื่องจากการศึกษาหลุมดำจากกล้องโทรทรรศน์โดยตรงค่อนข้างเป็นเรื่องยาก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ ก็ไม่สามารถเล็ดลอดจากแรงโน้มถ่วงมหาศาลของมันได้ ทำให้การศึกษาหลุมดำมีขอบเขตจำกัดทางเครื่องมือมานานพอสมควร
แต่คลื่นความโน้มถ่วงทำให้ประเมินค่าค่าคงที่ฮับเบิล (Hubble constant) ได้ถูกต้องแม่นยำขึ้น จากเดิมได้จากการสังเกตการณ์การเคลื่อนที่ของกาแล็กซีที่มีปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เราตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ เนื่องจากค่าคงที๋ฮับเบิลช่วยในการอธิบายการขยายตัวของเอกภพ จึงทำให้การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงเป็นวิธีการใหม่ที่ถูกจับตาในศตวรรษนี้
จากการศึกษาล่าสุดของ ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery หรือ OzGrav นำโดยนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ Xingjiang Zhu จากมหาวิทยาลัย Monash และ Zhi-Qiang You วิศวกรด้านซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ ทั้งสองท่านสนใจความเป็นไปของเอกภพ โดยเชื่อว่าคลื่นความโน้มถ่วงเป็นแนวทางใหม่ที่มีศักยภาพสูง
งานวิจัยของ OzGrav แสดงให้เห็นว่าคลื่นความโน้มถ่วงจากหลุมดำมีเอกลักษณ์ที่ต่างกันออกไป เอกลักษณ์ดังกล่าวอาจนำมาตรวจสอบประวัติการขยายตัวของเอกภพในอดีตได้
Zhi-Qiang You กล่าวว่า
“งานของเราคือการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงและพัฒนาแนวคิดที่ได้ไปพร้อมกับเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงรุ่นที่ 3 เพื่อที่จะทำให้เราค้นพบหลุมดำคู่ใหม่ ๆ มากมายในเอกภพ”
นักวิจัยเชื่อว่าจะสามารถค้นพบหลุมดำใหม่ ๆ ได้ง่ายขึ้น เหมือนกับที่เราสำรวจดาวฤกษ์ได้หลายร้อยหลายพันดวงในปัจจุบัน
ปัจจุบันการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงที่โด่งดังมาจากเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของ Advanced Virgo และ Advanced LIGO โดยเป็นเครื่องตรวจรุ่นที่ 2
ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์จะใช้ Einstein Telescope ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงรุ่นที่ 3 เชื่อว่าค่าคงที่ฮับเบิลที่วัดได้จะมีความเที่ยงและแม่นยำยิ่งกว่าเดิม ที่สำคัญนักวิจัยเชื่อว่าภายหลังปฏิบัติการเพียงหนึ่งสัปดาห์อาจเป็นไปได้ว่าจะช่วยไขปัญหาทางดาราศาสตร์ที่สงสัยกันมานานได้ อย่างการตรวจหา “สสารมืด” และ “พลังงานมืด” ในเอกภพ
Bottom Line :
First Generation :
สำหรับเครื่องตรวจคลื่นความโน้มถ่วงในยุคแรก ๆ หรือ Gen 1 ได้แก่
TAMA 300 ตั้งอยู่ที่วิทยาเขต Mitaka หอสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์แห่งชาติที่ประเทศญี่ปุ่น เริ่มใช้งานตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1995
ต่อมาก็ได้มีการสร้างเครื่องตรวจวัดอื่น ๆ ตามมาได้แก่ GEO 600 ในเยอรมัน LIGO(2002) CLIO(2006) และ Virgo interfermeter(2007)
Second Generation :
เช่น Advanced LIGO Advanced Virgo ซึ่งถูกอัพเกรดมาจากรุ่นที่ 1 นั่นเอง
Third Generation :
ได้แก่ Einstein Telescope และ Comic Explorer
นอกจากนี้ยังมีเครื่องตรวจวัดที่จะถูกนำไปติดตั้งใช้งานในอวกาศอีกด้วย (Space based)
เช่น DECIGO(2027), TianQin (2035)
เรียบเรียงโดย Einstein@min
Sources:
[1] Future detectors to detect millions of black holes and the evolution of the universe. phys.org, 2020 : https://phys.org/news/2020-04-future-detectors-millions-black-holes.html
[2] Standard-siren cosmology using gravitational waves from binary black holes. arxiv.org, 2020 : https://arxiv.org/abs/2004.00036
[3] Gravitational wave. wiki, 2020 : https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave
[4] Einstein Telescope. wiki, 2020 : https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_Telescope
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
แอพ Blockdit : https://www.blockdit.com/thaiscience
Instagram : https://www.instagram.com/thaisciencenews
Twitter : https://twitter.com/Thaiphys
