คณะนักวิทยาศาสตร์จากแคลเทค และเอ็มไอที เตรียมเผยหลักฐานพิสูจน์การมีอยู่จริงของ “คลื่นความโน้มถ่วง” 

Gravitational wave หรือ คลื่นความโน้มถ่วง (ไม่ใช่คลื่นแรงโน้มถ่วง สองคำนี้แตกต่างกัน) เป็นสิ่งที่ปรากฏอยู่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ตั้งแต่เมื่อ 100 ปีที่แล้ว(ค.ศ.1916) และทุกฝ่ายก็พยายามค้นหามันมาตลอด แต่คว้าน้ำเหลว

จักรวาลเหมือนตู้ปลาที่น้ำใสแจ๋ว เมื่อปลาแม้ตัวเล็กๆว่ายไป ก็จะเกิดคลื่นไปรอบทิศทาง แม้เราไม่อาจมองเห็นแต่เราก็มั่นใจว่าน้ำในตู้ปลาไม่ได้อยู่นิ่งๆ

คลื่นความโน้มถ่วงก็เป็นแบบนั้น กาล-อวกาศซึ่งเหมือนเป็นเนื้อของจักรวาลก็มีลักษณะพริ้วเป็นระลอกคลื่่น ที่มีต้นเหตุมาจากการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลต่างๆกัน นับจากมวลมากสุดๆคือหลุมดำลงไปยันพัลซาร์ ดาวนิวตรอน ลงไปถึงดาวธรรมดาดวงเล็กๆ

คลื่นความโน้มถ่วงนี้เกิดมาตั้งแต่ยุคแรกๆของบิ๊กแบง และอยู่มาจนถึงทุกวันนี้ ปะปนกับคลื่นความโน้มถ่วงใหม่ๆที่เกิดขึ้นทุกวินาที ซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นมันด้วยวิธีตามปกติทั่วไป จึ่งมีการหาวิธีทั้งทางตรงและทางอ้อม เพือพิสูจน์การมีอยู่ของรอยพริ้วไหวในกาล-อวกาศนี้ให้ได้

การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงทางอ้อม เกิดขึ้นเมื่อปี 2536 เป็นผลงานรางวัลโนเบลของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน 2 คน คือรัสเซลส์ ฮัลส์ (Russell Alan Hulse) และโจเซฟ เทย์เลอร์ (Joseph Hooton Taylor) โดยอาศัยการสังเกตคาบรังสีเอ็กซ์ของดาวคู่หนึ่ง ซึ่งมีดวงหนึ่งเป็นพัลซาร์ มีชื่อว่า PSR 1913 + 16 และอีกดวงเป็นดาวนิวตรอน  ฮัลส์และเทย์เลอร์ตรวจพบการกระเพื่อมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัดได้จากดาวคู่นี้ที่โคจรรอบกันและกันด้วยความเร็วสูง คลื่นที่เดินทางมายังโลกกระเพื่อมเป็นจังหวัดสอดคล้องกับการคำนวนโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป จึงสรุปเป็นการบิดโค้งของกาล-อวกาศซึ่งเป็นผลจากคลื่นความโน้มถ่วงของดาวคู่นี้

ส่วนการค้นพบแบบทางตรง ได้มีการสร้างเครื่องมือ 2 ชุด ชุดในอวกาศคือ LISA นั้นถูกตัดงบไปในปี 2011 เป็นการใช้ยานอวกาศ 3 ลำทำมุมกันเป็นสามเหลี่ยมแต่ละลำอยู่ห่างกัน 5 ล้านกิโลเมตร แล้วยิงเลเซอร์ใส่กระจกสะท้อนกันและกันเป็นเส้นตรง เมื่ออวกาศยึดหดตัวก็จะสามารถวัดค่าได้ทันที

ชุดเครื่องมือบนพื้นโลกคือ LIGO ใช้หลักการเดียวกันและเป็นพระเอกของการค้นพบครั้งนี้ คำว่า LIGO ย่อมาจาก Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ตอนแรกตั้งใจจะสร้าง 3 ชุด แต่สุดท้ายติดปัญหานิดหน่อย เลยเหลือ 2 ชุด ตั้งอยู่ที่แฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน 1 ชุด และที่ ลิฟวิงตัน ลอสแองเจิลลิส รัฐหลุยเซียนาอีก  1 ชุด (เหตุที่ต้องมีมากกว่า 1 ชุดเพื่อป้องกันปัญหาความผิดเพี้ยนที่เกิดจากปัจจัยอื่นเช่นการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก)

ตัวของ LIGO ประกอบด้วยกระจกบานใหญ่ 4 บาน (หนัก 40 กิโลกรัม และเส้น ผ่านศูนย์กลาง 34 เซนติเมตร) โดยแขวนไว้กับที่ยึดด้านบนตรงส่วนปลายแขนของ เครื่องมือสองแขนที่ตั้งฉากกันอยู่เป็นตัว L แขนแต่ละข้างยาวถึง 4 กิโลเมตร (สั้นมากเมื่อเทียบกับ LISA) เมื่อคลื่นความโน้มถ่วงผ่านแขนด้านไหนด้านหนึ่ง แขนด้านนั้นก็จะยึดหรือหด แขนอีกด้านก็จะยึดหรือหดในแนวตรงกันข้าม ทำให้วัดค่าได้ด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

ล่าสุดกำลังจะมีการจัดแถลงข่าวในวันที่ 11 ก.พ. ถึงผลการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงของ LIGO ซึ่งถือเป็นการยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ และเปิดทางสู่สารพัดสิ่งใหม่ในการสำรวจจักรวาล

รอติดตามข่าวจากทางเราที่จะเสนอในหน้านี้ต่อไปหลังการแถลงของทีมวิจัย

ที่มา https://www.rt.com/news/332046-gravitational-waves-announcement-einstein/

12688232_10153493271023865_5224399376177739558_n

ภาพเอกสารลายมืออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทำนายการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วง ตั้งแต่เมื่อร้อยปีก่อน (AP)

——————————————————————————————————————————————

ผลการแถลงข่าว 22:30 ยืนยันการพบคลื่นความโน้มถ่วงจากหลุมดำ 2 หลุุมจากระยะห่างจากโลก 1 พัน 3 ร้อยล้านปีแสง หลุมดำทั้งสองนี้ มีขนาดมวล 29 และ 36 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ โคจรรอบกันและกันด้วยความเร็วสูงมากราวครึ่งหนึ่งของความเร็วแสง จากนั้นได้เข้า Merge หรือรวมตัวเข้าด้วยกันกลายเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ มีมวลสุดท้าย 62 เท่าของมวลดวงอาทิตย์  มวลที่หายไป 3 เท่ามวลดวงอาทิตย์นั้นขับดันให้กาล-อวกาศโดยรอบเกิดการกระเพื่อม กลายเป็นคลื่นความโน้มถ่วงเดินทางออกไปทุกทิศทางด้วยความเร็วแสง คลื่นนี้จะ “ยืด” กาล-อวกาศในด้านหนึ่ง และ “บีบ”  กาล-อวกาศในอีกด้านหนึ่ง สลับกันตามแนวที่คลื่นเดินทางไป 

และเมื่อ 5 เดือนก่อน (14 กันยายน 58) คลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมกันของหลุมดำทั้งสองเมื่อ 1 พัน 3 ร้อยล้านปีที่แล้ว ก็ได้เดินทางมาถึงโลก เครื่อง LIGO ทั้ง 2 ชุดบนผิวโลกที่วางไว้ต่างสถานที่กันคนละด้านของทวีปอเมริกาเหนือ สามารถวัดค่าการยืดหดของกาล-อวกาศที่เกิดจากคลื่นนี้ได้ จากการที่ลำแสงเลเซอร์ในท่อยาวทั้งสองแขนเกิดการเปลี่ยนตำแหน่งไปมา แม้จะน้อยมากในระดับ 10-21 เมตร แต่ก็สามารถสรุปได้ว่า คลื่นความโน้มถ่วง ตามทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น “มีจริง” และสามารถวัดค่าได้โดยตรง

Ca83tfNUcAAmLom
อ้างอิง http://www.sciencemag.org/news/2016/02/gravitational-waves-einstein-s-ripples-spacetime-spotted-first-time
วิดีโอที่ใช้ในช่วงแถลงข่าว http://www.scientificamerican.com/video/watch-how-gravitational-waves-dance-across-the-universe/
Download เอกสารสำหรับการศึกษาเรื่องนี้จากทาง LIGO ในรูปแบบ PDF คลิ๊ก
เรียบเรียงโดย @MrVop