ทีมนักดาราศาสตร์ที่ทำงานในโพรเจกต์ ‘NANOGrav pulsar timing array’ นำข้อมูลจำนวนมหาศาลมาวิเคราะห์แล้วพบว่า มันมีค่าคลาดเคลื่อนเล็ก ๆ (Tiny deviations) ในช่วงเวลาที่คลื่นวิทยุจากพัลซาร์เดินทางมาถึง ซึ่งที่มาของค่าคลาดเคลื่อนนี้อาจเป็นคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational wave) ของการชนกันหรือรวมตัวกันของ 2 หลุมดำมวลมหาศาล!
ด้วยการนำข้อมูลซึ่งเป็นคลื่นวิทยุที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุอาเรซีโบ (Arecibo Observatory) ในเปอร์โตริโก (Puerto Rico) (ก่อนจะปิดทำการถาวร) และกล้องโทรทรรศน์กรีนแบงก์ (Green Bank Telescope) ในเวสต์เวอร์จิเนีย ที่ใช้เวลาสังเกตการณ์นานต่อเนื่องกว่า 12 ปีครึ่ง ก็ทำให้นักดาราศาสตร์พบสิ่งที่น่าตื่นเต้นจากข้อมูลนั้น และนำมาซึ่งบทความวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters เมื่อวันที่ 24 ธันวาคมที่ผ่านมา
ฟังแบบนี้หลายคนอาจจะยังไม่ตื่นเต้นตามนักดาราศาสตร์ เพราะงั้นเราเลยขออธิบายเพิ่มสักหน่อยว่า สิ่งนี้มันน่าตื่นเต้นยังไง แล้วอาจเชื่อมโยงไปถึงกำเนิดและการเติบโตของเอกภพได้อย่างไร
เข้าใจทีละเปลาะ ‘การควบรวมของหลุมดำ’ ปรากฏการณ์หายากเหนือจินตนาการ
โดยปกติแล้ว กาแล็กซีส่วนใหญ่รวมถึงทางช้างเผือกของเรา มีหลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive black hole) อยู่ที่ใจกลางกาแล็กซี พวกมันมีมวลมหาศาล อาจเป็นล้านหรือพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ เมื่อกาแล็กซีวิวัฒนาการไปเรื่อย ๆ มันอาจเคลื่อนที่เข้าใกล้ หรือไปโคจรรอบกาแล็กซีอื่น และในที่สุดก็เข้าใกล้จนรวมตัวกันได้ ซึ่งปรากฏการณ์นี้จะทำให้เกิดการกระจายคลื่นความโน้มถ่วง (นึกถึงการระเบิดหรือการโยนหินลงในน้ำที่ทำให้เกิดคลื่นแผ่เป็นระลอกออกมา) การควบรวมนี้ ทำให้พื้นหลังของเอกภพมีคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นเหมือนเสียงที่ผสมปนเปแทรกซึมไปทั่วจักรวาล
(Credit: NASA/JPL-Caltech)
แค่การประมวลหลุมดำออกมาเป็นภาพได้เมื่อปีก่อนก็ว่าน่าตื่นเต้นแล้ว แต่นี่ไม่ใช่แค่หลุมดำธรรมดานะ เป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง แถมยังเป็นควบรวมสองหลุมดำอีกต่างหาก สิ่งนี้เป็นเพียงความเป็นไปได้ทางทฤษฎีที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีความเป็นได้ แต่ยังไม่เคยพบร่องรอยมาก่อนเลย
ดร. ศิรประภา สรรพอาษา นักวิจัยของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NARIT ผู้เชี่ยวชาญด้านพัลซาร์ของไทย ที่ทำการค้นหาและศึกษามิลลิเซคคั่นพัลซาร์ (Millisecond pulsar) หรือพัลซาร์ที่มีคาบการหมุนเร็วมาก ๆ ระดับมิลลิวินาที (ถ้าให้เทียบก็เป็นความเร็วการหมุนประมาณเครื่องปั่นน้ำผลไม้เลยทีเดียว) ให้สัมภาษณ์ถึงความน่าตื่นเต้นของงานวิจัยชิ้นนี้กับแบไต๋ว่า
“สิ่งที่เรารู้และคิดกัน เหมือนอยู่ในนิยายวิทยาศาสตร์ การค้นพบครั้งนี้เป็นเหมือนเครื่องชี้ว่า ภาพฝันแบบนั้นมันมีอยู่จริง ๆ”
ตามล่าหา ‘สัญญาณ’ ชี้หาหลุมดำชนกัน
สิ่งที่จะช่วยเติมหลักฐานที่บ่งบอกการมีอยู่ของแนวคิดนี้ คือ การวัดพื้นหลังของเอกภพหาคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งนอกจากยืนยันแนวคิด ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้รับข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแล็กซี อย่างไรก็ตาม คลื่นความโน้มถ่วงมีความถี่ที่ต่ำมาก ยากต่อการตรวจจับ ยิ่งวัตถุที่ควบรวมกันมีมวลมากเท่าใด ก็ยิ่งตรวจจับได้ยาก กระทั่งอภิมหาการสังเกตการณ์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงอย่างโครงการไลโก-เวอร์โก (LIGO—Virgo gravitational wave observatories) ก็ยังไม่สามารถตรวจจับได้
LIGO—Virgo คือเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงขนาดใหญ่ โดยใช้เลเซอร์และกระจกที่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษในการสังเกตการณ์และตรวจจับความคลาดเคลื่อน
Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ประกอบไปด้วย หอสังเกตการณ์ขนาดใหญ่ 2 แห่งในสหรัฐอเมริกา ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงด้วยการแทรกสอดของเลเซอร์ (Laser Interferometer) และการใช้กระจกที่ติดตั้งกับหอสังเกตการณ์ซึ่งมีระยะห่างกัน 4 กิโลเมตร เพื่อตรวจจับค่าความเปลี่ยนแปลงที่น้อยกว่าหมื่นเท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของโปรตอน (โอโห้ เล็กสุด ๆ ไปเลย แต่ย้ำอีกครั้งว่า กระทั่งสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พบล่าสุดนี้ ก็ยังตรวจจับด้วยสิ่งนี้ไม่ได้นะ)
Credit: Amber Stuver
(อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)
