พบคลื่นความโน้มถ่วงจาก "ดาวนิวตรอน" รวมตัวกัน

ล่าสุดพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งใหม่ลำดับที่ 5 จากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน ก้าวสำคัญที่ค้นพบการรวมตัวของดาวนิวตรอนด้วยกล้องโทรทรรศน์และการวัดคลื่นความโน้มถ่วง และเป็นครั้งแรกที่พบปรากฏการณ์ในอวกาศทั้งภาพและเสียง

ทีมนักวิทยาศาสตร์แห่งห้องปฏิบัติการไลโก (LIGO) และห้องปฏิบัติการเวอร์โก (Virgo) ประกาศ เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม 2560 ว่าค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง ลำดับที่ 5 ชื่อว่า GW170817 พร้อมกับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วง ที่เกิดจากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน นับเป็นก้าวสำคัญของวงการดาราศาสตร์ที่สามารถสังเกตการณ์การรวมตัวกันของดาวนิวตรอนด้วยกล้องโทรทรรศน์และตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากระบบเดียวกันได้

ดร.ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า การค้นพบดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2560 เวลา 19:41 น. ตามเวลาประเทศไทย เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง LIGO สองเครื่อง ณ เมือง Hanford และ เมือง Livingston สหรัฐอเมริกา สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง GW170817 ได้ เป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้เป็นลำดับที่ 5 โดยสามารถตรวจจับสัญญาณได้เป็นระยะเวลาประมาณ 100 วินาที นานกว่าสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกตรวจวัดได้ 4 ครั้งก่อนหน้านี้

“ปกติแล้วคลื่นความโน้มถ่วงจะเกิดจากการรวมตัวของวัตถุมวลมาก เช่น หลุมดำหรือดาวนิวตรอน ถ้าการรวมตัวดังกล่าวเกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นดาวขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงสองดวง จะทำให้การรวมตัวดังกล่าวเกิดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ยาวนานกว่า และขณะรวมตัวจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในทุกช่วงความยาวคลื่น ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา”

ดร.ศุภชัย กล่าวต่อว่า หลังจากตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าว ต่อมาอีก 1.7 วินาที กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาอวกาศเฟอร์มี (Fermi Gamma-ray Space Telescope) ได้ตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมมา (Gamma-ray burst) ที่มีชื่อว่า GRB 170817A และได้รับการยืนยันจาก กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาอวกาศอินทิกรัล (Gamma-ray Observatory INTEGRAL) เช่นกัน ถือเป็นการยืนยันสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วง GW170818

“หลังจากนั้นนักดาราศาสตร์มากกว่าหนึ่งพันคนจากห้องสังเกตการณ์กว่า 70 แห่งทั่วโลกและในอวกาศ ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ตรวจวัดสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าว เช่น กล้องโทรทรรศน์เจมินิ (Gemini Observatory) กล้องโทรทรรศน์ VLT (Very Large Telescope) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทราบถึงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า ของคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าวได้ดียิ่งขึ้น”

จากการวิเคราะห์ข้อมูลของไลโก (LIGO) พบว่าคลื่นความโน้มถ่วง GW170817 เกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวงที่มีมวลรวมระหว่าง 1.17 ถึง 1.60 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ โคจรรอบกันที่ระยะห่างประมาณ 300 กิโลเมตร ห่างจากโลกประมาณ 130 ล้านปีแสง และจากการวิเคราะห์ตำแหน่งและระยะห่างของแหล่งกำเนิดพบว่าเป็นไปได้ที่แหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงจะอยู่ภายในกาแล็กซี NGC 4993 การค้นพบดังกล่าวช่วยยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่ว่าคลื่นความโน้มถ่วง ควรเดินทางด้วยความเร็วเท่ากับแสง นอกจากนี้ การสังเกตการณ์ภายหลังการรวมตัว ยังพบว่าระหว่างการรวมตัวมีการสังเคราะห์ธาตุหนัก เช่น ทองคำและแพลทินัม จึงสามารถอธิบายสาเหตุการเกิดของธาตุที่หนักกว่าเหล็กในเอกภพ ที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบของปัญหาดังกล่าวมาเป็นระยะเวลานาน

ด้าน ดร.ศิรประภา สรรพอาษา นักวิจัยทางด้านพัลซาร์ สดร. กล่าวเพิ่มเติมว่า จากการที่ สดร. ได้เข้าร่วมโครงการ Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO) ภายใต้ความร่วมมือกับ University of Warwick, University of Sheffield และ University of Leicester สหราชอาณาจักร และ Monash University ออสเตรเลีย ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 เมตร จำนวน 4-8 กล้อง ณ เกาะ La Palma ในหมู่เกาะคานารี สาธารณรัฐสเปน เพื่อค้นหาสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงในช่วงความยาวคลื่นแสง ศึกษาตำแหน่งที่แท้จริงของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง และสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงนั้น

“สำหรับการค้นพบครั้งนี้ เป็นที่น่าเสียดายที่ไม่สามารถสังเกตการณ์ได้ด้วยกล้อง GOTO เนื่องจากแหล่งกำเนิดอยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า แต่โครงการ GOTO ก็ยังพยายามที่จะสังเกตการณ์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงต่อไป”