การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเป็นครั้งแรก (ซึ่งเกิดขึ้นในเดือนกันยายน 2558) ก่อให้เกิดการปฏิวัติทางดาราศาสตร์ เหตุการณ์นี้ไม่เพียง แต่ยืนยันทฤษฎีที่ทำนายไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เมื่อศตวรรษก่อน แต่ยังนำไปสู่ยุคใหม่ที่การควบรวมของหลุมดำที่ห่างไกลซูเปอร์โนวาและดาวนิวตรอนสามารถศึกษาได้จากการตรวจสอบคลื่นที่เกิดขึ้น
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีว่าการควบรวมของหลุมดำอาจเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ จากการศึกษาใหม่ที่ดำเนินการโดยนักวิจัยคู่หนึ่งจากมหาวิทยาลัย Monash การควบรวมกิจการเหล่านี้เกิดขึ้นทุกๆสองสามนาที โดยการฟังเสียงพื้นหลังของจักรวาลพวกเขาอ้างว่าเราสามารถหาหลักฐานของเหตุการณ์ที่ตรวจไม่พบก่อนหน้านี้หลายพันรายการ
การศึกษาของพวกเขาที่ชื่อว่า“ การค้นหาที่ดีที่สุดสำหรับพื้นหลังคลื่นแรงโน้มถ่วงทางดาราศาสตร์” ที่เพิ่งปรากฏในวารสาร รีวิวกายภาพ X. การศึกษาดำเนินการโดย Rory Smith และ Eric Thrane อาจารย์อาวุโสและนักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Monash ตามลำดับ นักวิจัยทั้งสองเป็นสมาชิกของ ARC Center of Excellence สำหรับ Gravitational Wave Discovery (OzGrav)
ในขณะที่พวกเขาระบุในการศึกษาของพวกเขาทุก ๆ 2 ถึง 10 นาทีหลุมดำมวลหนึ่งคู่ที่รวมตัวกันอยู่ที่ไหนสักแห่งในจักรวาล เศษเสี้ยวเล็ก ๆ เหล่านี้มีขนาดใหญ่พอที่จะตรวจจับเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นได้ด้วยเครื่องมือขั้นสูงเช่น Laser Interferometer Gravitational-Observatory และหอดูดาวราศีกันย์ อย่างไรก็ตามที่เหลือมีส่วนทำให้เกิดเสียงรบกวนเบื้องหลัง
ด้วยการวัดเสียงรบกวนนี้นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถศึกษาได้มากขึ้นในทางของเหตุการณ์และเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วง ดังที่ Dr Thrane อธิบายไว้ในแถลงการณ์ของมหาวิทยาลัย Monash:
“ การวัดพื้นหลังคลื่นความโน้มถ่วงจะช่วยให้เราสามารถศึกษาประชากรของหลุมดำในระยะไกลได้ สักวันเทคนิคอาจช่วยให้เราเห็นคลื่นความโน้มถ่วงจากบิ๊กแบงซึ่งซ่อนอยู่หลังคลื่นความโน้มถ่วงจากหลุมดำและดาวนิวตรอน
Drs Smith และ Thrane ไม่ใช่มือสมัครเล่นเมื่อพูดถึงการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วง เมื่อปีที่แล้วทั้งคู่ต่างก็มีส่วนร่วมในการค้นพบครั้งสำคัญซึ่งนักวิจัยจาก LIGO Scientific Collaboration (LSC) และ Virgo Collaboration ได้ทำการตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงจากดาวนิวตรอนที่รวมตัวกัน นี่เป็นครั้งแรกที่พบการรวมตัวของดาวนิวตรอน (หรือที่รู้จักว่า a กิโลโนวา) ในคลื่นความโน้มถ่วงและแสงที่มองเห็น
คู่นี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของทีม Advanced LIGO ที่ทำการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรกในเดือนกันยายน 2558 จนถึงปัจจุบันเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงที่ยืนยันแล้วหกเหตุการณ์ได้รับการยืนยันโดย LIGO และ Virgo Collaborations แต่จากข้อมูลของ Drs Thrane และ Smith อาจมีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น 100,000 ครั้งทุกปีที่เครื่องตรวจจับเหล่านี้ไม่สามารถจัดการได้
คลื่นเหล่านี้เป็นสิ่งที่มารวมกันเพื่อสร้างพื้นหลังคลื่นความโน้มถ่วง และในขณะที่เหตุการณ์แต่ละเหตุการณ์นั้นละเอียดเกินไปที่จะถูกตรวจพบนักวิจัยพยายามพัฒนาวิธีการตรวจจับสัญญาณรบกวนทั่วไปเป็นเวลาหลายปี ด้วยการรวมกันของการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของสัญญาณหลุมดำจาง ๆ และมวลของข้อมูลจากเหตุการณ์ที่รู้จัก Drs Thrane และ Smith เรียกร้องให้ทำเช่นนั้น
จากสิ่งนี้ทั้งคู่สามารถสร้างสัญญาณภายในข้อมูลจำลองที่พวกเขาเชื่อว่าเป็นหลักฐานของการควบรวมของหลุมดำจาง ๆ มองไปข้างหน้า Drs Thrane และ Smith หวังที่จะใช้วิธีการใหม่ของพวกเขากับข้อมูลจริงและในแง่ดีมันจะให้ผลลัพธ์ นักวิจัยจะสามารถเข้าถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ OzSTAR ใหม่ซึ่งติดตั้งเมื่อเดือนที่แล้วที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Swinburne เพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มองหาคลื่นความโน้มถ่วงในข้อมูล LIGO
คอมพิวเตอร์เครื่องนี้แตกต่างจากที่ใช้ในชุมชน LIGO ซึ่งรวมถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ CalTech และ MIT แทนที่จะใช้หน่วยประมวลผลกลาง (CPUs) แบบดั้งเดิมมากกว่า OzGrav ใช้หน่วยประมวลผลแบบกราฟิกซึ่งอาจเร็วกว่าร้อยเท่าสำหรับแอปพลิเคชั่นบางตัว ตามที่ศาสตราจารย์แมทธิวเบลสผู้อำนวยการซูเปอร์คอมพิวเตอร์ OzGRav กล่าว
“ มันมีประสิทธิภาพมากกว่า 125,000 เท่าของซุปเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ฉันสร้างขึ้นในสถาบันในปี 1998 …ด้วยการควบคุมพลังของ GPU ทำให้ OzStar มีศักยภาพที่จะค้นพบครั้งใหญ่ในดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง”
สิ่งที่น่าประทับใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงคือความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว จากการตรวจจับเบื้องต้นในปี 2558 นักวิทยาศาสตร์จาก Advanced LIGO และ Virgo ได้ยืนยันเหตุการณ์ที่แตกต่างกันถึงหกเหตุการณ์แล้วและคาดว่าจะตรวจพบได้อีกมากมาย ยิ่งไปกว่านั้นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กำลังหาวิธีใช้คลื่นความโน้มถ่วงเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ทำให้เกิดขึ้น
ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้จากการพัฒนาเครื่องมือและความร่วมมือที่เพิ่มขึ้นระหว่างหอดูดาว และด้วยวิธีการที่ซับซ้อนมากขึ้นที่ออกแบบมาเพื่อกรองข้อมูลการเก็บถาวรสำหรับสัญญาณเพิ่มเติมและเสียงรบกวนรอบข้างเราจึงสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับพลังจักรวาลอันลึกลับนี้ได้อย่างมากมาย
