รู้ไหมว่า...คลื่นความโน้มถ่วงจาก “ดาวนิวตรอน” ยืนยันทฤษฎีอะไรบ้าง?

ช่วงนี้การตรวจพบ “คลื่นความโน้มถ่วง” ทำคะแนนดี ทั้งความสามารถของเครื่องตรวจวัด 2 ประเทศที่ตรวจวัดแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงเดียวกันได้ ผลรางวัลโนเบลฟิสิกส์ที่มอบให้ผู้บุกเบิกเครื่องตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วง ล่าสุดการตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงที่เปรียบเหมือนการได้ยินเสียง ยังมาพร้อมการสังเกตการณ์ทางแสงของกล้องโทรทรรศน์

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

การชนกันของดาวนิวตรอน 2 ดวงที่มีความหนาแน่นสูงในกาแล็กซีอันไกลโพ้นนั้น ก่อเกิดทองคำที่ชวนให้นักดาราศาสตร์หลงไหล และยังช่วยยื่นยันทฤษฎีที่ยังไม่ผ่านการพิสูจน์หลายๆ ทฤษฎี รวมถึงทฤษฎีบางส่วนของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ด้วย

นักวิทยาศาตร์ได้ตรวจจับสัญญาณอ่อนๆ 2 สัญญาณเมื่อกลางเดือนสิงหาคม 2017 ที่ผ่านมา ซึ่งทำให้พวกเขาสามารถหาตำแหน่งของการรวมตัวกันที่เกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้ว และเห็นจนกระทั้งพวกมันสิ้นสุดการปะทะ การตรวจจับแสงและพลังงานอื่นๆ จากการปะทะนี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตอบคำถามเกี่ยวกับอวกาศได้บางส่วน ตามรายงานของเอพี ดังนี้

แหล่งคลื่นความโน้มถ่วงตามคำทำนาย

นักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นตั้งแต่ไอสไตน์คำนวณเรื่องคลื่นความโน้มถ่วงนี้ว่า เมื่อดาวนิวตรอนสองดวงมารวมตัวกันกัน ผลจากแรงรวมตัวกันจะก่อให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงกระเพื่อมออกเป็นวงกว้างในอวกาศ ครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าคลื่นนี้เกิดจากการปะทะกันของดาวนิวตรอน เพราะสัญญาณ 4 ครั้งก่อนหน้านี้ที่จับได้ เป็นสัญญาณจากหลุมดำรวมตัวกัน

แหล่งกำเนิดทองคำ

ระเบิดบิกแบง (Bag Bang) สร้างธาตุเบาอย่างไฮโดรเจนและฮีเลียมขึ้นมา ส่วนซูเปอร์โนวา (Supernova) สร้างธาตุน้ำหนักกลางๆ อย่างธาตุเหล็กขึ้นมา แล้วธาตุที่มีน้ำหนักมากกว่านั้นอย่างทองคำ ทองคำขาวหรือยูเรเนียเกิดขึ้นจากอะไร จากคำถามดังกล่าวนักดาราศาสตร์จึงได้มีการคาดเดาว่า ธาตุหนักเหล่านี้อาจเกิดมาจากดาวนิวตรอนสองดวงปะทะกัน

การปะทะกันที่ตรวจจับได้ครั้งนี้สามารถยืนยันได้ว่าความคิดของนักดาราศาสตร์นั้นถูก โดยพวกเขาประมาณว่าปรากฏการณ์นี้เพียงครั้งเดียวได้สร้างทองคำและทองคำขาว ที่มีน้ำหนักมากกว่าโลกถึง 10 เท่า และนักดาราศาสตร์คนหนึ่งได้เปรียบเปรยว่า การปะทะกันของดาวนิวตรอนนั้นเหมือนรถไฟขบวนใหญ่ชนกันแล้วสร้างทองคำขึ้นมา

รู้ที่มาของรังสีแกมมา

การระเบิดของรังสีแกมมานั้นเป็นหนึ่งในรังสีคลื่นสั้นที่รุนแรงและอันตรายที่สุดในเอกภพ นักดาราศาสตร์ไม่มั่นใจว่า การระเบิดสั้นๆ ของรังสีแกมมานั้นมาจากที่ใด แต่พนันว่าอาจเกิดจากการชนกันของดาวนิวตรอนแน่ๆ ซึ่งการจับตาดูเหตุการณ์รวมตัวของดาวนิวตรอนนี้ก็ยืนยันทฤษฏีดังกล่าว

หาความเร็วเอกภพขยายตัว

นักดาราศาสตร์รู้ว่า เอกภพกำลังขยายตัว และพวกเขาใช้ค่าคงที่ของฮับเบิล (Hubble Constant) เพื่ออธิบายความเร็วในการขยายตัว นักวิทยาศาตร์ใช้ 2 วิธีการที่แตกต่างกันเพื่อวัดความเร็วในการขยายตัวซึ่งให้ผลลัพธ์ออกมาเป็น2 จำนวนที่ค่อนข้างใกล้เคียงกันแต่ไม่ใช่ค่าเดียวกัน จากการวัดระยะทางที่คลื่นความโน้มถ่วงใช้เดินทางนั้น นักดาราศาสตร์ได้ค่าประมาณอีกค่าที่อยู่ระหว่างจำนวนทั้งสองข้างต้น แต่ก็ยังมีความคลาดเคลื่อนค่อนข้างมากอยู่ดี


รังสีและคลื่นไปได้ไกลแค่ไหน

การปะทะกันของดาวนิวตรอนทำให้เห็นว่ารังสีแกมม่และคลื่นแรงโน้มถ่วงนั้นสามารถเดินทางที่ความเร็วเกือบเท่าแสง ซึ่งเป็นสิ่งที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป(General Relativity) ของไอสไตน์ได้ระบุเอาไว้ งานนี้ จูลี แมคอีเนรี (Julie McEnery) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากองค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ ระบุไว้ว่า “ไอน์สไตน์สอบผ่านอีกครั้ง”