ประกาศค้นพบการมีอยู่ของ 'คลื่นความโน้มถ่วง' พิสูจน์ทฤษฎีไอน์สไตน์

เปิดศักราชใหม่ของการศึกษาจักรวาล เมื่อนักวิทยาศาสตร์ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (NSF) ประกาศการค้นพบ 'คลื่นความโน้มถ่วง' ซึ่งไม่เพียงพิสูจน์ทฤษฎีของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ แต่ยังถือเป็นการเปิดโอกาสให้สามารถสำรวจเรื่องราวต่างๆ ของ 'กาลอวกาศ' ได้มากขึ้นด้วย

ภาพจำลองคลื่นความโน้มถ่วง ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) สหรัฐอเมริกา ค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง ตามที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เคยอธิบายไว้เมื่อ 100 ปีก่อน (ที่มาของภาพประกอบ: R. Hurt/Caltech-JPL/NASA)

หอสังเกตการณ์เพื่อสำรวจคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ (LIGO) รัฐหลุยส์เซียนา สหรัฐอเมริกา (ที่มา: ligo.org)

 

เมื่อวันที่ 11 ก.พ. 2559 ตามเวลาท้องถิ่นของสหรัฐอเมริกา มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) สหรัฐอเมริกา ประกาศว่านักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational Wave) ซึ่งก่อนหน้านี้นักฟิสิกส์ชื่อดังอย่างอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เคยอธิบายไว้ในทฤษฎีสัมพันธภาพเมื่อ 100 ปีก่อน ถือเป็นการเปิดหน้าต่างบานใหม่สู่การสำรวจค้นคว้าเกี่ยวกับจักรวาล

เว็บไซต์ของ LIGO ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์เพื่อสำรวจคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์ฟีรอมิเตอร์ (Laser Interferometer  Gravitational-Wave Observatory) เปิดเผยว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีความสำคัญต่อการศึกษาข้อมูลการกำเนิดของมันและการศึกษาธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงซึ่งไม่อาจค้นคว้าโดยวิธีอื่นได้ โดยที่นักฟิสิกส์สรุปว่าพวกเขาสามารถตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงได้จากช่วงเสี้ยววินาทีสุดท้ายก่อนที่หลุมดำสองหลุมจะปะทะหลอมรวมกันจนกลายเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ ถึงแม้ว่าก่อนหน้านี้จะมีการทำนายเรื่องหลุมดำสองหลุมชนกันแต่ก็ไม่เคยมีการสังเกตพบโดยตรงมาก่อนจนกระทั่งในครั้งนี้

LIGO ระบุว่าจากที่มีการสำรวจพบสัญญาณการปะทะกันของหลุมดำดังกล่าวโดยอาศัยเครื่องมือของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ได้ประเมินว่าการปะทะหลอมรวมของหลุมดำดังกล่าวอยู่ห่างออกไป 1,300 ล้านปีแสง หรือเกิดขึ้นเมื่อราว 1,300 ล้านปีที่แล้ว โดยที่หลุมดำทั้งสองหลุมมีมวลขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 29 และ 36 เท่า การปะทะดังกล่าวทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงขนาดมวลราว 3 เท่าของดวงอาทิตย์

จากทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์ระบุว่าหลุมดำสองหลุมที่โคจรรอบกันจะค่อยๆ สูญเสียพลังงานไปเรื่อยๆ โดยปล่อยออกมาเป็นพลังคลื่นความโน้มถ่วงทำให้หลุมดำทั้งสองหลุมนี้เริ่มโคจรเข้าใกล้กันมากขึ้นเรื่อยๆ ตลอดช่วงหลายพันล้านปีโดยมีการเคลื่อนเข้าใกล้กันด้วยความเร็วมากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งถึงจุดที่ปะทะกันแล้วปลดปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงที่มีพลังสูงสุดในช่วงเสี้ยววินาทีสุดท้าย

ไอน์สไตน์เคยกล่าวไว้ว่ากาลอวกาศเปรียบเทียบได้กับ "ตาข่าย" ที่บิดโค้งตามความโน้มถ่วงของวัตถุหนึ่ง โดยที่คลื่นความโน้มถ่วงเปรียบได้กับริ้วคลื่นของน้ำ (ripple) ที่ปรากฏจากการโยนก้อนหินลงไป

เดวิด ชูเมกเกอร์ หัวหน้าทีม LIGO กล่าวว่าสิ่งที่ไอน์สไตน์เคยคำนวนไว้ในทฤษฎีตรงกับสิ่งที่พวกเขาค้นพบในปัจจุบัน เขาเล่าถึงลักษณะของคลื่นความโน้มถ่วงที่สังเกตพบว่า "เป็นเสียงความถี่ต่ำราว 20 หรือ 30 เฮิร์ทซ์ คล้ายโน๊ตต่ำสุดของเครื่องดนตรีเบสที่มีการดีดรั่วๆภายในช่วงเสี้ยววินาทีจนกระทั่งเพิ่มความถี่เสียงไปจนถึง 150 เฮิร์ทซ์ ที่ใกล้เคียงกับความถี่เสียงโน๊ตตัวโดกลางของเปียโน

ชูเมกเกอร์กล่าวอีกว่าก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มักจะใช้เครื่องมือตรวจวัดข้อมูลต่างๆ ด้วยการตรวจวัดแสง แต่ในครั้งนี้เป็นการสำรวจหลุมดำซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ฉายแสงใดๆ ออกมาเลย โดยที่การค้นพบครั้งนี้จะช่วยอธิบายเรื่องการกำเนิดของกาแล็กซี รวมถึงโครงสร้างวัตถุขนาดใหญ่ในจักรวาล ถือเป็นการที่มนุษยชาติได้รับเครื่องมือใหม่ในการสำรวจจักรวาล

บทความโดย  ผศ.ดร.อรรถกฤต ฉัตรภูติ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ในเว็บไซต์ วิชาการดอทคอม ระบุว่ามวลสารที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งจะทำให้เกิดการรบกวนในโครงสร้างของเวลาและอวกาศ โดยการรบกวนนี้จะแพร่กระจายออกไปด้วยอัตราเร็วแสงเรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง แต่โดยมากแล้วคลื่นชนิดนี้เป็นสัญญาณที่มีความเข้มน้อยมากๆ ทำให้มีความยากลำบากในการตรวจจับของนักวิทยาศาสตร์ก่อนหน้านี้

ถึงแม้ว่าจะยังตรวจพบไม่ได้โดยตรงแต่ก่อนหน้านี้ก็เคยมีนักวิทยาศาสตร์สองคนคือ รัสเซลส์ ฮัลส์ กับ โจเซฟ เทย์เลอร์ ประเมินการปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงโดยทางอ้อมจากการสำรวจดาวนิวตรอน 2 ดวงที่โคจรรอบกันแล้วพบว่าคาบเวลาการโคจรของมันลดลงจากการแผ่คลื่นความโน้มถ่วง พวกเขาพบว่าการโคจรลดลงของมันสอดคล้องกับการคำนวณโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพ

 

เรียบเรียงจาก

Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein's Prediction, LIGO, 11-02-2016 https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211

Scientists glimpse Einstein's gravitational waves, Phys, 11-02-2016 http://phys.org/news/2016-02-scientists-glimpse-einstein-gravitational.html

 

ข้อมูลเพิ่มเติมจาก

http://www.vcharkarn.com/varticle/504278

เนื้อหาแนะนำ

สนับสนุนประชาไท 1,000 บาท รับร่มตาใส + เสื้อโปโล

ประชาไท

ร่วมบริจาค สนับสนุนการทำงานของ 'ประชาไท' ร่วมสร้างและรักษาสื่อเสรี Prachatai.com (ไม่มีขั้นต่ำ)

โอนเงิน บัญชีกรุงไทย 091-0-10432-8 "มูลนิธิสื่อเพื่อการศึกษาของชุมชน FCEM"

โอนเงิน PayPal / บัตรเครดิต https://PayPal.me/Prachatai (รายงานยอดบริจาคสนับสนุน)

ติดตามประชาไทอัพเดท ได้ที่:
เฟซบุ๊ก https://fb.me/prachatai
ทวิตเตอร์ https://twitter.com/prachatai
LINE ไอดี = @prachatai

พื้นที่ประชาสัมพันธ์