เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2559 นักวิทยาศาสตร์ที่ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ประกาศการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรก การพัฒนานี้ซึ่งยืนยันคำทำนายจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เมื่อหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมาได้เปิดช่องทางใหม่ของการวิจัยสำหรับนักดาราศาสตร์วิทยาและนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ตั้งแต่เวลานั้นมีการตรวจจับมากขึ้นซึ่งทั้งหมดถูกกล่าวว่าเป็นผลมาจากการรวมของหลุมดำ
การตรวจจับครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2017 เมื่อมีหอสังเกตการณ์สามแห่ง ได้แก่ Advanced LIGO และ Advanced Virgo detectors - ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นจากการรวมหลุมดำเข้าด้วยกัน นี่เป็นครั้งแรกที่คลื่นความโน้มถ่วงถูกตรวจพบโดยสิ่งอำนวยความสะดวกที่แตกต่างกันสามแห่งจากทั่วโลกดังนั้นจึงนำเข้าสู่ยุคใหม่ของการวิจัยเครือข่ายทั่วโลกสู่ปรากฏการณ์จักรวาลนี้
การศึกษาที่มีรายละเอียดการสังเกตเหล่านี้ได้รับการเผยแพร่ออนไลน์โดย LIGO Scientific Collaboration และ Virgo Collaboration ชื่อ“ GW170814: การสำรวจคลื่นความโน้มถ่วงสามมิติจากการรวมตัวกันของหลุมดำไบนารี” การศึกษานี้ยังได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ด้วย จดหมายทบทวนทางกายภาพ.
เหตุการณ์ที่ได้รับมอบหมายให้เป็น GW170814 ได้รับการสังเกตเวลา 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT) เมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2017 เหตุการณ์ถูกตรวจพบโดย LIGO ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เครื่องตรวจจับ (อยู่ใน Livingston, Louisiana และ Hanford, Washington) และเครื่องตรวจจับ Virgo ตั้งอยู่ใกล้กับเมือง Pisa ประเทศอิตาลี - ซึ่งได้รับการบำรุงรักษาโดยศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (CNRS) และสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติ (INFN)
แม้ว่าจะไม่ใช่ตัวอย่างแรกของคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกตรวจพบ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เหตุการณ์ถูกตรวจพบโดยหอสังเกตการณ์สามแห่งพร้อมกัน ในฐานะที่เป็น France Córdovaผู้อำนวยการของ NSF กล่าวในการแถลงข่าว LIGO ล่าสุด:
“ น้อยกว่าหนึ่งปีครึ่งที่ผ่านมา NSF ประกาศว่า Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ได้ทำการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรกซึ่งเป็นผลมาจากการชนกันของหลุมดำสองแห่งในกาแลคซีห่างออกไปหนึ่งพันล้านปีแสง วันนี้เรามีความยินดีที่จะประกาศการค้นพบครั้งแรกที่เกิดขึ้นในความร่วมมือระหว่างหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง - ราศีกันย์และ LIGO Scientific Collaboration ซึ่งเป็นครั้งแรกที่สังเกตการณ์การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยหอสังเกตการณ์เหล่านี้ห่างกันหลายพันไมล์ นี่คือเหตุการณ์สำคัญที่น่าตื่นเต้นในความพยายามทางวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศที่กำลังเติบโตเพื่อปลดล็อกความลึกลับที่ไม่ธรรมดาของจักรวาลของเรา”
จากการตรวจพบคลื่นการทำงานร่วมกันของ LIGO Scientific Collaboration (LSC) และ Virgo ก็สามารถระบุประเภทของเหตุการณ์รวมถึงมวลของวัตถุที่เกี่ยวข้อง จากการศึกษาของพวกเขาเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นจากการรวมตัวของหลุมดำสองแห่งซึ่งก็คือ 31 และ 25 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ตามลำดับ เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นประมาณ 1.8 พันล้านปีแสงจากโลกและส่งผลให้เกิดการก่อตัวของหลุมดำหมุนด้วยมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 53 ดวง
สิ่งนี้หมายความว่าประมาณสามมวลดวงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานคลื่นความโน้มถ่วงระหว่างการควบรวมกิจการซึ่งถูกตรวจพบโดย LIGO และราศีกันย์ ในขณะที่น่าประทับใจในตัวมันเองการตรวจจับล่าสุดนี้เป็นเพียงแค่รสชาติของเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเช่นความร่วมมือ LIGO และราศีกันย์สามารถทำได้ในขณะนี้ว่าพวกเขาได้เข้าสู่ขั้นตอนขั้นสูงของพวกเขาและร่วมมือกัน
ทั้ง Advanced LIGO และ Advanced Virgo เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงรุ่นที่สองซึ่งยึดมาจากเครื่องก่อนหน้านี้ สิ่งอำนวยความสะดวก LIGO ซึ่งถูกสร้างขึ้นสร้างและดำเนินการโดย Caltech และ MIT รวบรวมข้อมูลไม่สำเร็จระหว่างปี 2002 ถึง 2010 อย่างไรก็ตาม ณ เดือนกันยายนปี 2558 Advanced LIGO ได้ออนไลน์และเริ่มดำเนินการสังเกตสองครั้ง - O1 และ O2
ในขณะเดียวกันเครื่องตรวจจับราศีกันย์ดั้งเดิมได้ทำการสังเกตการณ์ระหว่างปี 2003 และตุลาคมของปี 2011 อีกครั้งโดยไม่ประสบความสำเร็จ ภายในเดือนกุมภาพันธ์ 2560 การรวมตัวตรวจจับขั้นสูงของราศีกันย์เริ่มขึ้นและเครื่องมือดังกล่าวออนไลน์ในเดือนเมษายนของปีถัดไป ในปีพ. ศ. 2550 ชาวราศีกันย์และ LIGO ร่วมมือกันแบ่งปันและวิเคราะห์ข้อมูลที่บันทึกโดยเครื่องตรวจจับของตน
ในเดือนสิงหาคมปี 2560 เครื่องตรวจจับ Virgo เข้าร่วมวิ่ง O2 และการตรวจจับพร้อมกันครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 สิงหาคมโดยรวบรวมข้อมูลจากเครื่องมือ LIGO และ Virgo ทั้งสามเครื่อง ในฐานะโฆษกของ LSC David Shoemaker นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ระบุว่าการตรวจจับนี้เป็นเพียงครั้งแรกของเหตุการณ์ที่คาดการณ์ไว้มากมาย
“ นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการสังเกตด้วยเครือข่ายที่เปิดใช้งานโดย Virgo และ LIGO ทำงานร่วมกัน” เขากล่าว “ ด้วยการวางแผนการสำรวจครั้งต่อไปสำหรับฤดูใบไม้ร่วงปี 2018 เราสามารถคาดหวังการตรวจจับดังกล่าวได้ทุกสัปดาห์
ไม่เพียง แต่หมายความว่านักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจจับเหตุการณ์ในอนาคตได้ดีขึ้น แต่พวกเขายังสามารถระบุได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ในความเป็นจริงการเปลี่ยนจากเครือข่ายตรวจจับสองถึงสามตัวคาดว่าจะเพิ่มโอกาสในการหาแหล่งที่มาของ GW170814 โดยโรงงานที่ 20 พื้นที่ท้องฟ้าของ GW170814 นั้นเป็นเพียง 60 ตารางองศาซึ่งน้อยกว่า 10 เท่า ด้วยข้อมูลจากเครื่องวัดอินเทอร์มิเตอร์ของ LIGO เพียงอย่างเดียว
นอกจากนี้ความแม่นยำที่ระยะทางไปยังแหล่งวัดได้รับประโยชน์จากการเป็นหุ้นส่วนนี้ด้วย ในฐานะที่เป็น Laura Cadonati ศาสตราจารย์ Georgia Tech และรองโฆษกของ LSC อธิบาย:
“ ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นนี้จะช่วยให้ชุมชนทางดาราศาสตร์ทั้งหมดทำการค้นพบที่น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้นในที่สุดรวมถึงการสำรวจหลายคน พื้นที่ค้นหาขนาดเล็กช่วยให้สามารถตรวจสอบติดตามด้วยกล้องโทรทรรศน์และดาวเทียมสำหรับเหตุการณ์ในจักรวาลที่ผลิตคลื่นความโน้มถ่วงและการปล่อยแสงเช่นการชนกันของดาวนิวตรอน
ในท้ายที่สุดการนำเครื่องตรวจจับเข้ามาในเครือข่ายคลื่นความโน้มถ่วงจะช่วยให้การทดสอบรายละเอียดเพิ่มเติมของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein David H. Reitze ของ Caltech ผู้อำนวยการบริหารห้องปฏิบัติการ LIGO ยังยกย่องหุ้นส่วนใหม่และสิ่งที่จะอนุญาต
“ ด้วยการตรวจจับข้อต่อครั้งแรกโดยเครื่องมือตรวจจับขั้นสูง LIGO และราศีกันย์เราได้ก้าวไปอีกหนึ่งขั้นสู่เอกภพคลื่นความโน้มถ่วง” เขากล่าว “ ราศีกันย์นำความสามารถใหม่ที่ทรงพลังในการตรวจจับและค้นหาแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงที่ดีขึ้นอย่างแน่นอนซึ่งจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นและไม่คาดคิดในอนาคต”
การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความสามารถที่เพิ่มขึ้นของทีมวิทยาศาสตร์ของโลกและวิทยาศาสตร์ของอินเตอร์เฟอโรเมท หลายทศวรรษที่ผ่านมาการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงเป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น และในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ผ่านมาความพยายามทั้งหมดในการตรวจสอบพวกเขาไม่ได้ผลอะไรเลย แต่ในช่วงสิบแปดเดือนที่ผ่านมามีการตรวจจับหลายครั้งและคาดว่าจะมีอีกหลายสิบเครื่องในไม่กี่ปีข้างหน้า
ยิ่งไปกว่านั้นด้วยเครือข่ายทั่วโลกใหม่และเครื่องมือและวิธีการที่ได้รับการปรับปรุงกิจกรรมเหล่านี้ช่วยบอกเราเกี่ยวกับจักรวาลและฟิสิกส์ที่ควบคุมมัน
