ไลโกและเวอร์โกพบคลื่นความโน้มถ่วงใหม่จากการรวมตัวกันของหลุมดำคู่มวลปานกลาง จากเครื่องตรวจจับ 3 เครื่อง

Share

27 กันยายน 2560

ทีมนักฟิสิกส์แห่ง LIGO และ VIRGO แถลงข่าวการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 ซึ่งเป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการรวมตัวกันของหลุมดำคู่ นับเป็นครั้งแรกที่สามารถตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงจากเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง 3 เครื่อง ทำให้สามารถหาตำแหน่งแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ยังช่วยให้สามารถศึกษาปรากฏการณ์โพราไรเซชันของคลื่นความโน้มถ่วง เพื่อนำไปยืนยันทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้

 

        ดร. ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 ซึ่งเป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกค้นพบในลำดับที่ 4 เมื่อคืนที่ผ่านมานั้น ได้สร้างสถิติใหม่เกิดขึ้นจำนวนมาก เนื่องจากเป็นคลื่นความโน้มถ่วงแรกที่ถูกตรวจวัดด้วยเครื่องตรวจจับ Advanced Virgo และถูกตรวจวัดด้วยเครื่องตรวจจับพร้อมกันถึงสามเครื่อง นอกจากนี้ยังค้นพบการโพลาไรซ์ (Polarisation) ของคลื่นความโน้มถ่วงในครั้งนี้ด้วย การตรวจพบสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2560 เวลา 17:30:43 น. ตามเวลาประเทศไทย โดยเครื่องตรวจจับ Advance LIGO ณ เมือง Livingston สหรัฐอเมริกา เป็นเครื่องตรวจจับแรกที่ตรวจวัดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงได้ และในอีก 6 มิลลิวินาทีต่อมา เครื่องตรวจจับ Advance LIGO ณ เมือง Hanfond สหรัฐอเมริกา ก็สามารถตรวจวัดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงเดียวกันได้ ไม่เพียงเท่านั้น หลังจากนั้นเพียง 6 มิลลิวินาที เครื่องตรวจจับ Advance Virgo ซึ่งอยู่อีกซีกโลกหนึ่ง ณ เมือง Cascina ประเทศอิตาลี ก็สามารถตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงเดียวกันได้เช่นกัน นับเป็นการตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงแรกของเครื่องตรวจจับ Advance Virgo 

        สำหรับเครื่องตรวจจับ Advance Virgo พัฒนามาจากเครื่องตรวจจับ Virgo ซึ่งเริ่มใช้งานในเดือนเมษายน 2560 ที่ผ่านมา และได้เริ่มสังเกตการณ์ร่วมกับเครื่องตรวจจับ Advance LIGO เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 2560 แม้ว่าสัญญาณที่ตรวจวัดด้วยเครื่องตรวจจับ Advance Virgo จะมีความแม่นยำที่น้อยกว่าเครื่องตรวจจับ Advance LIGO แต่การที่เครื่องตรวจจับแต่ละเครื่อง ได้ถูกออกแบบและปฏิบัติงานอย่างเป็นอิสระต่อกันโดยสิ้นเชิงนั้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันการค้นพบดังกล่าวได้ดียิ่งขึ้น 

        คลื่นความโน้มถ่วง GW170814 ที่วัดได้ เกิดจากการรวมตัวของหลุมดำมวลประมาณ 31 และ 25 เท่าของดวงอาทิตย์ ห่างออกไปประมาณ 1.8 พันล้านปีแสง การรวมตัวดังกล่าวทำให้เกิดหลุมดำใหม่ที่มีมวลประมาณ 53 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และมวลอีกประมาณ 3 เท่าของดวงอาทิตย์ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานของคลื่นความโน้มถ่วง ในขณะที่เกิดการรวมตัวกัน  สัญญาณที่ตรวจวัดได้จากเครื่องตรวจจับ Advance Virgo นั้นแตกต่างจากสัญญาณที่ตรวจวัดได้จากเครื่องตรวจจับ Advance LIGO พอสมควร เป็นผลมาจากการโพลาไรซ์ของคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการบิดเบี้ยวของกาลเวลาใน 3 มิติ ซึ่งการโพลาไรซ์ที่ตรวจวัดได้จากคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 นั้นสอดคล้องกับทฤษฎีของไอน์สไตน์ 

        นอกจากนี้ การเพิ่มเครื่องตรวจจับจากจำนวน 2 เครื่องเป็น 3 เครื่องนั้นทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทราบตำแหน่งของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงได้แม่นยำยิ่งขึ้น โดยก่อนหน้านี้ การวิเคราะห์ตำแหน่งแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเครื่องตรวจจับ LIGO เพียงสองเครื่อง ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทราบเพียงว่าอยู่ภายในพื้นที่ประมาณ 60 ตารางองศาบนท้องฟ้า แต่การเพิ่มเครื่องตรวจจับ Advance Virgo เข้ามา ทำให้ทราบตำแหน่งของแหล่งกำเนิดได้แม่นยำขึ้น 10 เท่า จึงเป็นก้าวสำคัญที่อาจทำให้นักดาราศาสตร์ทราบถึงตำแหน่งที่แท้จริงของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง

 

สัญญาณคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 ที่ถูกตรวจวัดได้จากเครื่องตรวจจับ Advance LIGO ทั้ง 2 เครื่อง แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของสัญญาณระหว่างเครื่องตรวจจับ Advance LIGO และเครื่องตรวจจับ Advance Virgo ซึ่งสามารถอธิบายได้โดยการโพลาไรซ์ของคลื่นความโน้มถ่วง

 

 

        ตำแหน่งของคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกค้นพบ แสดงให้เห็นบริเวณที่คาดว่าจะเป็นตำแหน่งของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง โดยบริเวณของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 มีขนาดเล็กกว่าบริเวณของคลื่นความโน้มถ่วงอื่น เนื่องจากการเพิ่มเครื่องตรวจจับจากจำนวน 2 เครื่องเป็น 3 เครื่อง 

        ดร. ศุภชัย กล่าวเพิ่มเติมว่า การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วง ใช้อวกาศเป็นห้องปฏิบัติการ เนื่องจากมีวัตถุบางอย่างที่ไม่สามารถจำลองได้ในห้องปฏิบัติการบนโลก โดยเฉพาะหลุมดำหรือดาวนิวตรอน การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงจะช่วยให้เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับวัตถุดังกล่าวได้มากขึ้น รวมถึงการพิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ เช่น ศึกษาความเร็วของคลื่นความโน้มถ่วงว่ามีความเร็วเท่ากับแสงหรือไม่ ซึ่งประโยชน์ของการศึกษาทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์นั้นปรากฏอยู่ในชีวิตประจำวันของเรา เช่น เทคโนโลยี GPS ที่ต้องใช้ทฤษฎีของไอน์สไตน์เพื่อความแม่นยำของระบบนำทาง เนื่องจากนาฬิกาของดาวเทียม GPS ที่โคจรอยู่ในอวกาศจะเดินช้ากว่านาฬิกาบนโลก เนื่องจากการสนามแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน

ดร.ศุภชัย กล่าวต่อว่า สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ได้เข้าร่วมโครงการ Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO) กับมหาวิทยาลัย University of Warwick, University of Sheffield และ University of Leicester สหราชอาณาจักร และ Monarsh Univesity ออสเตรเลีย โดยโครงการ GOTO นั้นเป็นโครงการใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 เมตร จำนวน 4-8 กล้อง ตั้งอยู่ที่เกาะ La Palma ในหมู่เกาะคานารี่ สาธารณรัฐสเปน เพื่อค้นหาสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงในช่วงความยาวคลื่นแสง (Visible light) เพื่อศึกษาถึงตำแหน่งที่แท้จริงของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง และสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational wave/ Electromagnetic counterpath) โดยโครงการนี้เป็นหนึ่งในความร่วมมือเพื่อสังเกตการณ์สัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงร่วมกับกลุ่มวิจัย LIGO และ Virgo ซึ่งถือเป็นการเริ่มต้นการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงในประเทศไทย

 

เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของ VIRGO ที่ประเทศอิตาลี มีขนาดแขนแต่ละด้านยาวออกไป 3 กิโลเมตร

(Image credit : Nicola Baldocchi / Virgo Collaboration)

 

กล้องโทรทรรศน์ GOTO ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 เมตร จำนวน 4 กล้อง ณ เกาะ La Palma ในหมู่เกาะคานารี่ สเปน ซึ่งเป็นความร่วมมือของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ร่วมกับมหาวิทยาลัยชั้นนำ เพื่อศึกษาสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วง

 

        สำหรับผู้ที่ต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วง GW170814 ติดตามได้จาก www.dcc.ligo.org/LIGO-P170814/public/main และสามารถติดตามความคืบหน้าของโครงการ GOTO ของสดร. ได้ทาง www.facebook.com /NARITPage หรือ www.twitter.com/GOTOObservatory

 

 

ข้อมูลอ้างอิง :

https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20170927

https://goto-observatory.org/

 

 

กลุ่มงานประชาสัมพันธ์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

โทร. 053-121268-9 ต่อ 210 , 081-8854353 โทรสาร 053-121250 

E-mail: [email protected]     Website : www.narit.or.th

Facebook : www.facebook.com/NARITpage

Twitter : @N_Earth ,  Instagram : @NongEarthNARIT

Call Center กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โทร.1313