เป็นทางการ: นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงจำนวนมากจนจำเป็นต้องมีแคตตาล็อกพิเศษเพื่อติดตาม แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด พวกเขาได้เพิ่มการตรวจจับใหม่สี่ครั้งในการนับ และหนึ่งในสัญญาณเหล่านั้นคือตัวทำลายสถิติสองครั้ง
ก่อนที่เราจะบอกคุณเกี่ยวกับ double whammy สรุป: เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2015 Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory หรือ LIGO ตรวจพบเหตุการณ์คลื่นโน้มถ่วงครั้งแรกที่เกิดจากการชนกันของสองหลุมดำซึ่งมีแสงอยู่ 1.3 พันล้านดวง - ห่างไปหลายปี การตรวจจับรางวัลโนเบลนี้เป็นเรื่องใหญ่ ต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการสร้างหอดูดาวขั้นสูงที่สามารถตรวจจับระลอกคลื่นนาทีในกาลอวกาศที่เกิดจากเหตุการณ์ที่มีพลังมากที่สุดบางเหตุการณ์ที่เกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ที่สุดของจักรวาล ตั้งแต่นั้นมาเครื่องตรวจจับราศีกันย์ใกล้เมืองปิซา ประเทศอิตาลี ก็ติดตามเหตุการณ์เหล่านี้เช่นกัน ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง
LIGO และ Virgo ตรวจพบการรวมตัวของดาวนิวตรอนครั้งแรก (และปัจจุบันเท่านั้น) เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017
จนถึงตอนนี้ การควบรวมของหลุมดำทั้งหมดเกิดขึ้นระหว่างหลุมดำมวลดาวหรือหลุมดำที่น่าจะก่อตัวขึ้นหลังจากดาวมวลมาก ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราไม่กี่สิบเท่า ได้ตายเป็นซุปเปอร์โนวา โดยการนับจำนวนการชนกันของหลุมดำ เราได้เปิดหน้าต่างที่สวยงามว่าหลุมดำมวลดาวคู่ที่รวมกันในจักรวาลของเราบ่อยเพียงใด โดยการขยายนี้จะให้ค่าประมาณว่ามีหลุมดำมวลดาวจำนวนเท่าใดที่ซุ่มซ่อนอยู่ที่นั่น อย่างไรก็ตาม เครื่องตรวจจับในปัจจุบันของเราไม่พร้อมที่จะรับคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการรวมตัวของหลุมดำมวลมหาศาล
จากไอน์สไตน์สู่หลุมดำที่กระทบกระเทือนในยามค่ำคืน
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ทำนายการมีอยู่ของคลื่นเหล่านี้อย่างมีชื่อเสียงในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในอดีตของเขาเมื่อกว่า 100 ปีที่แล้ว แต่ตอนนี้เทคโนโลยีเท่านั้นที่ทัน ตั้งแต่ปี 2015 นักฟิสิกส์ได้ทำให้การคาดการณ์ของไอน์สไตน์มั่นคงขึ้นโดยการตรวจจับเหตุการณ์ 11 เหตุการณ์ (10 โดยหลุมดำไบนารีและอีกหนึ่งโดยดาวนิวตรอนไบนารี)
คุณสามารถนึกภาพคลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของสระน้ำหลังจากที่ก้อนหินถูกทิ้งลงตรงกลาง — หินแสดงถึงพลังงานที่เกิดขึ้นในขณะที่เกิดการชนกันระหว่างหลุมดำ (หรือดาวนิวตรอน) และสอง- พื้นผิวมิติเป็นการเทียบเคียงคร่าวๆ ของสามมิติของอวกาศ คลื่นแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงและยิ่งวัตถุที่ชนกันมีมวลมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งถูกผลิตขึ้น ดังนั้นคลื่นก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น ในขณะที่คลื่นเหล่านี้กระเพื่อมผ่านมุมเล็กๆ ของเราในจักรวาล อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์คลื่นโน้มถ่วงที่มีความไวสูง (เช่น LIGO และ Virgo) สามารถตรวจจับการบิดเบี้ยวของกาลอวกาศและเวลาที่คลื่นผ่านไปได้โลกของเรา. ยิ่งไปกว่านั้น นักฟิสิกส์สามารถวิเคราะห์คลื่นเหล่านี้เพื่อถอดรหัสธรรมชาติของวัตถุที่ชนกัน เช่น มวลของพวกมันและความเร็วที่พวกมันหมุนก่อนที่จะชนเข้าด้วยกัน
ยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่าดาราศาสตร์คลื่นโน้มถ่วงเป็น "กิจวัตร" แต่เนื่องจากมีการสร้างหอดูดาวขึ้นทั่วโลก เราจะสามารถระบุที่มาของคลื่นได้ดีขึ้น(ตำแหน่งบนท้องฟ้าของวัตถุขนาดใหญ่ที่ชนกัน) และยกขึ้น เหตุการณ์ที่จางลง (และดังนั้นจึงห่างไกลและมีพลังน้อยลง)
"ในเวลาเพียงหนึ่งปี LIGO และ VIRGO ทำงานร่วมกันได้มีวิทยาศาสตร์คลื่นโน้มถ่วงที่ก้าวหน้าอย่างมาก และอัตราการค้นพบชี้ให้เห็นว่าการค้นพบที่น่าตื่นเต้นที่สุดยังมาไม่ถึง" Denise Caldwell กล่าวในแถลงการณ์ คาลด์เวลล์เป็นผู้อำนวยการแผนกฟิสิกส์ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
และดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การค้นพบใหม่เหล่านี้บางส่วนจะเป็นตัวทำลายสถิติ เช่น GW170729 ซึ่งเป็นหนึ่งในสัญญาณที่ประกาศใหม่ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม 2017 สัญญาณนี้เกิดจากการชนและการรวมตัวของหลุมดำสองแห่งที่สร้างหลุมดำหลุมเดียว หลุมดำ80 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา การชนเกิดขึ้นในกาแลคซีไกลโพ้นเมื่อประมาณ 5 พันล้านปีก่อน ทำให้ GW170729 มีขนาดใหญ่ที่สุดและไกลที่สุดที่ตรวจพบการรวมตัวของหลุมดำ
จำได้ไหมว่าเราพูดว่ายิ่งหลุมดำยิ่งใหญ่เท่าไร การชนกันของพวกมันก็ยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น? ในกระบวนการชนกัน การชนกันของหลุมดำนี้ได้แปลงมวลหลุมดำห้าดวงให้เป็นพลังงานบริสุทธิ์ นั่นเป็นสาเหตุที่สัญญาณมีพลังมากพอที่จะสะท้อนผ่านจักรวาล ล้างโลก 5 พันล้านปีต่อมา การตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงแบบใหม่ (เล็กและใกล้กว่า) อีกสามแบบรวมถึงสัญญาณที่ตรวจพบทั้งหมดในปี 2560 เมื่อวันที่ 9, 18 และ 23 ส.ค. ซึ่งได้รับการตั้งชื่อว่า GW170809, GW170818 และ GW170823 ตามลำดับ การตรวจหาใหม่เหล่านี้มีรายละเอียดในการศึกษาสองฉบับที่เผยแพร่บนบริการพิมพ์ล่วงหน้า arXiv
แค่จุดเริ่มต้น
หลุมดำเป็นวัตถุที่ลึกลับที่สุดในจักรวาล เรารู้ว่าพวกมันอยู่ข้างนอก และตอนนี้เรายังมีการวัดโดยตรงจากการควบรวมกิจการผ่านคลื่นความโน้มถ่วงที่พวกเขาสร้างขึ้น แต่ความลึกลับมากมายยังคงอยู่ การค้นพบที่ใหญ่ที่สุดชิ้นหนึ่งที่มาจากการค้นพบครั้งล่าสุดนี้คือนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถคาดการณ์ได้ว่าหลุมดำมวลดาวทั้งหมดควรมีมวลน้อยกว่า 45 เท่าของดวงอาทิตย์เมื่อโผล่ออกมาจากซุปเปอร์โนวา
"คลื่นความโน้มถ่วงทำให้เราเข้าใจถึงประชากรและคุณสมบัติของหลุมดำอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน" Chris Pankow เพื่อนดุษฎีบัณฑิตกล่าวในแถลงการณ์จาก Northwestern Universityและศูนย์การสำรวจและวิจัยสหวิทยาการทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (CIERA) "ตอนนี้เรามีภาพที่คมชัดขึ้นว่าหลุมดำไบนารีมวลรวมดาวมีมวลมากเพียงใดและมวลของพวกมันเป็นอย่างไร การวัดเหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจว่าดาวฤกษ์มวลสูงในจักรวาลของเราเกิด มีชีวิตอยู่และตายอย่างไร"
และคาดเดาอะไร? นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น มีการวางแผนหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงเพิ่มเติมทั่วโลก (และในอวกาศ ) และเครื่องตรวจจับที่มีอยู่กำลังอยู่ระหว่างการอัพเกรดความไว
สิ่งบ่งชี้ทั้งหมดคือแคตตาล็อกคลื่นความโน้มถ่วงใหม่จะเติบโตอย่างรวดเร็วในปีต่อ ๆ ไป โดยส่องแสงสว่างให้กับเหตุการณ์ที่มืดมิดที่เกิดขึ้นในพื้นที่กว้างใหญ่สุดขอบจักรวาล
ตอนนี้นั่นคือดาวฤกษ์
ทั้ง LIGO และ Virgo ได้เสร็จสิ้นการวิ่งสองครั้งแรกของพวกเขาตั้งแต่ปี 2015 การสังเกตการณ์ครั้งที่สามมีกำหนดจะเริ่มในต้นปี 2019 หลังจากการอัพเกรดเพิ่มเติมเป็น interferometers ที่มีความไวสูงของพวกเขาเสร็จสิ้น
