ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้รับการพิสูจน์ผ่านปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติมาหลายสิบรายการ และไม่มีเหตุการณ์ใดเลยที่ทฤษฎีของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้นี้จะไม่สามารถพิสูจน์ปรากฎการณ์ต่างๆในธรรมชาติได้ โดยเฉพาะความโน้มถ่วง
ปี 2018 อีกครั้งของการทดสอบ
เป็นเวลาหลายสิบปีที่นักดาราศาสตร์จากสองสถาบันได้แก่ UCLA หรือ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ตั้งสาขาอยู่ในลอสแองเจิลลิส และสถาบันวิจัยแมกซ์พลังค์ได้ค้นพบดาวฤกษ์ S0-2 เมื่อปี 1995 ความแปลกและพิสดารของดาวฤกษ์ดวงนี้ ก็คือ มันโคจรรอบหลุมดำที่อยู่ใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกได้อย่างไร ทำไมถึงไม่โดนแรงโน้มถ่วงฉีกแก๊สของดาวออกเป็นชิ้นๆ อะไรทำให้มันฟอร์มตัวเป็นดาวฤกษ์ได้
ทำความรู้จัก S0-2 กันก่อน
- ดาวฤกษ์ S0-2 ได้รับการประมาณว่ามีมวลเป็น 15 เท่าของดวงอาทิตย์โดยหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรป หรือ ESO : European Southern Observatory
- มีวงโคจรเป็นวงรี โดยระยะไกลสุดที่มันอยู่ห่างหลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Blackhole) มากกว่า 30% ของระยะห่างระหว่างดาวพฤหัสบดีและดวงอาทิตย์ของเรา และมีระยะใกล้หลุมดำมากที่สุดน้อยกว่า 4 เท่าของระยะห่างระหว่างดาวเนปจูนและดวงอาทิตย์
- คาบการโคจรประมาณ 17 ปี
ด้วยเหตุผลเรื่องคาบการโคจรนี้นักดาราศาสตร์รอการสังเกตเป็นสิบๆ ปีที่ S0-2 จะได้เข้าใกล้หลุมดำอีกครั้ง โดยในปี 2018 นี้เองคาดว่าดาวฤกษ์ S0-2 จะเข้าใกล้หลุมดำมากที่สุดช่วงฤดูใบไม้ผลิ (สำหรับซีกโลกเหนือ คือ ช่วงเดือนมีนาคม ถึงพฤษภาคม)
แล้วเกี่ยวข้องกับการทดสอบทฤษฎีของไอน์สไตน์ในแง่ใด?
หนึ่งในผู้นำวิจัยชื่อ Devin Chu กล่าวว่า
เราจะได้สังเกตพฤติกรรมของแรงโน้มถ่วง เมื่อดาวฤกษ์ S0-2 เข้าใกล้หลุมดำมากที่สุด และมันจะเป็นข้อมูลแรกที่เราได้จากการสังเกตปรากฎการณ์เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงประเภทนี้ เพราะปรากฎการณ์แรงโน้มถ่วงมีให้ทดสอบในธรรมชาติน้อยเหลือเกิน และที่ผ่านมาทฤษฎีของไอน์สไตน์ก็ไม่เคยมีข้อบกพร่องใดๆ”
ด้วยวงโคจรที่แปลกของ S0-2 กล่าวคือ มันมีระยะโคจรใกล้หลุมดำมากเกินไป ตามคำทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้กล่าวถึง “การสลายของวงโคจร (Orbital Decay)” ไว้ว่า
สำหรับระบบดาวคู่ใดๆ เมื่อมีการโคจรรอบซึ่งกันและกัน ระบบดังกล่าวจะปลดปล่อยคลื่นความโน้มถ่วง ดังนั้นระบบจะมีการสูญเสียพลังงานออกไปเรื่อยๆ ทำให้ระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสองมีระยะที่สั้นลง
สำหรับคำทำนายตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนี้ ได้ให้เงื่อนไขไว้ว่า สำหรับระบบดาวคู่ที่มีมวลน้อยจะสังเกตการเปลี่ยนแปลงของระยะวงโคจรได้น้อยมาก
แต่ดาวฤกษ์ S0-2 และหลุมดำ เข้าเงื่อนไขพอดี เพราะเป็นระบบดาวที่มีมวลมหาศาล ดังนั้น สิ่งที่นักวิจัยจะทดสอบก็คือ ในรอบ 17 ปีที่ผ่านมาระยะห่างระหว่างดาวฤกษ์ S0-2 และหลุมดำนั้น เปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใด ถ้ามากจนตรวจวัดได้ แสดงว่าทฤษฎีของไอน์สไตน์นั้นใช้งานได้ (It’s Working) แต่ถ้าไม่ เราต้องมาตั้งคำถามใหม่เกี่ยวกับกฎทางฟิสิกส์ หรือธรรมชาติของความโน้มถ่วง
ผลพวงอื่นๆ ที่น่าจะได้คำตอบเกี่ยวกับดาวฤกษ์สุดแปลกนี้
เราทราบกันดีว่าดาวฤกษ์มีองค์ประกอบหลักเป็นแก๊ส หากกลุ่มแก๊สผ่านหลุมดำ มันจะถูกฉีกออกจากกัน ดังคลิปด้านล่าง ดังนั้นจึงเป็นปริศนาว่าดาวฤกษ์ S0-2 ทำไมถึงไม่ถูกทำลายด้วยหลุมดำ หรือมันไม่ได้ฟอร์มตัวมาจากสสารในสถานะแก๊ส? หรือเพราะเหตุใดกันแน่ (วินาทีที่ 1:33) เป็นเรื่องที่น่าสนใจและน่าติดตามต่อไป
Read Original Article and More Detail & Media
“Astronomers discover S0-2 star is single and ready for big Einstein test.”. [Online]. via : phys.org 2018.
“General Relativity Theory”. [Online]. via : wiki 2018.
“S2”. [Online]. via : wiki 2018.
“Sagittarius A”. [Online]. via : wiki 2018.
“Supermassive Black Hole Sagittarius A“. [Online]. via : NASA 2018.
