สายฟ้าพุ่งถึงสองครั้ง - อาจจะสามครั้ง - และนักวิทยาศาสตร์จาก Laser Interferometer Gravityational-Observatory หรือ LIGO หวังว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของยุคใหม่แห่งการทำความเข้าใจจักรวาลของเรา “ ฟ้าผ่า” นี้มาในรูปแบบของคลื่นแรงโน้มถ่วงที่ยากต่อการตรวจจับซึ่งเกิดจากเหตุการณ์มหึมาเช่นหลุมดำหนึ่งคู่ชนกัน พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากเหตุการณ์ดังกล่าวรบกวนโครงสร้างของพื้นที่และเวลาอย่างมากระลอกคลื่นในสระน้ำ การประกาศในวันนี้คือคลื่นความโน้มถ่วงชุดที่สองที่ตรวจพบโดย LIGO หลังจากการตรวจจับครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่ประกาศในเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้
“ การปะทะกันนี้เกิดขึ้นเมื่อ 1.5 พันล้านปีก่อน” กาเบรียลกอนซาเลซแห่งมหาวิทยาลัยรัฐหลุยเซียน่ากล่าวในการแถลงข่าวเพื่อตรวจค้นใหม่และด้วยสิ่งนี้เราสามารถบอกคุณได้ว่ายุคของดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงได้เริ่มขึ้น
การค้นพบครั้งแรกของ LIGO เกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมหลุมดำเกิดขึ้น 14 กันยายน 2558 และยืนยันการทำนายที่สำคัญของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Albert Einstein ในปี 1915 การตรวจจับครั้งที่สองเกิดขึ้นในวันที่ 25 ธันวาคม 2015 และถูกบันทึกโดยเครื่องตรวจจับ LIGO คู่
ในขณะที่การค้นพบครั้งแรกของคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกปล่อยออกมาจากการรวมตัวกันของหลุมดำที่รุนแรงนั้นเป็นเพียง“ เจี๊ยบ” เพียงเล็กน้อยซึ่งกินเวลาเพียงหนึ่งในห้าของวินาทีการตรวจจับที่สองนี้เป็นมากกว่า ข้อมูล. ฟังในวิดีโอนี้:
“ นี่คือสิ่งที่เราเรียกว่าเพลงของแรงโน้มถ่วง” กอนซาเลซกล่าวขณะที่เธอเล่นวิดีโอในงานแถลงข่าววันนี้
ในขณะที่คลื่นความโน้มถ่วงไม่ใช่คลื่นเสียงนักวิจัยได้แปลงความผันผวนและความถี่ของคลื่นความโน้มถ่วงมาเป็นคลื่นเสียงด้วยความถี่เดียวกัน เหตุใดเหตุการณ์ทั้งสองจึงแตกต่างกันอย่างมาก
จากข้อมูลนักวิจัยสรุปว่าคลื่นความโน้มถ่วงชุดที่สองถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลาสุดท้ายของการรวมตัวของหลุมดำสองดวงที่มีขนาด 14 และ 8 เท่ามวลดวงอาทิตย์และการชนกันทำให้เกิดหลุมดำขนาดใหญ่กว่า 21 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ในการเปรียบเทียบหลุมดำที่ตรวจพบในเดือนกันยายน 2558 มีขนาด 36 และ 29 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ซึ่งรวมกันเป็นหลุมดำของมวลดวงอาทิตย์ 62 ดวง
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าคลื่นความโน้มถ่วงความถี่สูงจากหลุมดำที่มีมวลต่ำกว่าจะกระทบกับความไวของจุดตรวจจับของ LIGO
“ มันมีความสำคัญมากที่หลุมดำเหล่านี้มีมวลน้อยกว่าที่พบในการตรวจจับครั้งแรกมาก” กอนซาเลซกล่าว “ เนื่องจากมวลเบาของพวกเขาเมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจจับครั้งแรกพวกเขาใช้เวลามากขึ้น - ประมาณหนึ่งวินาที - ในแถบความไวของเครื่องตรวจจับ มันเป็นการเริ่มต้นที่มีแนวโน้มที่จะทำแผนที่ประชากรของหลุมดำในจักรวาลของเรา”
LIGO ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาจักรวาลในรูปแบบใหม่โดยใช้แรงโน้มถ่วงแทนแสง LIGO ใช้เลเซอร์ในการวัดตำแหน่งของกระจกแยกจากกันอย่างแม่นยำโดย 4 กิโลเมตรประมาณ 2.5 ไมล์ที่สองแห่งที่อยู่ห่างกัน 3,000 กิโลเมตรใน Livingston, Louisiana และ Hanford, Washington ดังนั้น LIGO จึงไม่ตรวจจับเหตุการณ์การชนของหลุมดำโดยตรงมันจะตรวจจับการยืดและการบีบอัดของอวกาศ การตรวจจับจนถึงขณะนี้เป็นผลมาจากความสามารถของ LIGO ในการวัดการรบกวนของพื้นที่ด้วยความแม่นยำ 1 ส่วนในพันล้านพันล้าน สัญญาณจากเหตุการณ์ล่าสุดชื่อ GW151226 ผลิตโดยสสารที่ถูกแปลงเป็นพลังงาน
สมาชิกในทีม LIGO Fulvio Ricci นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแห่งกรุงโรม La Sapienzaa กล่าวว่ามีการตรวจสอบครั้งที่สาม“ ผู้สมัคร” ของเหตุการณ์ในเดือนตุลาคมซึ่ง Ricci กล่าวว่าเขาชอบโทรหา“ ทริกเกอร์” แต่มันสำคัญน้อยกว่ามากและ สัญญาณเสียงไม่ใหญ่พอที่จะนับเป็นทางการในการตรวจจับ
แต่ทีมยังกล่าวอีกว่าการตรวจจับที่ยืนยันแล้วทั้งสองชี้ไปที่หลุมดำที่พบเห็นได้ทั่วไปในจักรวาลมากกว่าที่เคยเชื่อมาก่อนและพวกมันอาจมาเป็นคู่
“ การค้นพบครั้งที่สอง” ได้นำ“ O ’สู่หอดูดาวใน LIGO” อัลเบิร์ตลาซซารินีรองผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ LIGO ที่คาลเทคกล่าว “ ด้วยการตรวจจับเหตุการณ์สำคัญสองเหตุการณ์ในช่วงสี่เดือนของการสำรวจครั้งแรกของเราเราสามารถเริ่มทำนายได้ว่าเราจะได้ยินคลื่นความโน้มถ่วงบ่อยแค่ไหนในอนาคต LIGO กำลังนำเสนอวิธีใหม่ในการสังเกตเหตุการณ์ที่มืดมนที่สุดและกระฉับกระเฉงที่สุดในจักรวาลของเรา”
LIGO อยู่ในสถานะออฟไลน์สำหรับการปรับปรุง การเรียกใช้ข้อมูลครั้งต่อไปจะเริ่มต้นฤดูใบไม้ร่วงนี้และการปรับปรุงความไวของเครื่องตรวจจับอาจทำให้ LIGO สามารถเข้าถึงปริมาตรของจักรวาลได้มากถึง 1.5 ถึงสองเท่าเมื่อเทียบกับการวิ่งครั้งแรก เว็บไซต์ที่สามซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับ Virgo ตั้งอยู่ใกล้กับเมืองปิซาประเทศอิตาลีโดยมีการออกแบบคล้ายกับเครื่องตรวจจับ LIGO คู่คาดว่าจะออนไลน์ในช่วงครึ่งหลังของการสังเกตการณ์ที่กำลังจะมาถึงของ LIGO ราศีกันย์จะปรับปรุงความสามารถของนักฟิสิกส์ในการค้นหาแหล่งที่มาของเหตุการณ์ใหม่แต่ละครั้งโดยการเปรียบเทียบความแตกต่างในระดับมิลลิวินาทีในเวลาที่มาถึงของสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่เข้ามา
ในระหว่างนี้คุณสามารถช่วยทีม LIGO กับโครงการวิทยาศาสตร์พลเมือง Gravity Spy ผ่าน Zooniverse
แหล่งข้อมูลสำหรับการอ่านเพิ่มเติม:
ข่าวประชาสัมพันธ์:
มหาวิทยาลัยแมริแลนด์
มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น
มหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย
มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย
จดหมายทบทวนทางกายภาพ: GW151226: การสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวกันของหลุมดำไบนารี 22- สุริยะ - มวล
หน้าข้อเท็จจริงของ LIGO, Caltech
สำหรับภาพรวมที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงแหล่งที่มาและการตรวจสอบของพวกเขาลองดูบทความที่ยอดเยี่ยมของ Markus Possel ที่เรานำเสนอใน UT ในเดือนกุมภาพันธ์
