ข่าวใหญ่น่าตื่นเต้น กับผลงานของทีมนักดาราศาสตร์ เครือข่าย International Pulsar Timing Array หรือ IPTA ได้ตรวจพบเสียงกังวานจากเอกภพคล้ายกับเสียงฮัมหรือเสียงโทนต่ำ ผ่านคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวกันอย่างช้าๆ ของหลุมดำยุคก่อกำเนิด ได้เป็นครั้งแรกในโครงสร้างของปริภูมิเวลา หลังศึกษามานานกว่า 15 ปี
เสียงดังกังวานราวกับเสียงซิมโฟนี บรรเลงมาจากเครื่องดนตรีนับร้อยชิ้นในความถี่ที่แตกต่างกัน เป็นการเปิดประตูบานใหม่ไปสู่จักรวาลอันไกลโพ้น ในการไขความลับบางอย่างที่นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ หลายร้อยคนทั่วโลกยังคาใจสงสัย จากการใช้อุปกรณ์ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง มีคลื่นความถี่ต่ำพิเศษ ต่ำกว่าเสียงโทนต่ำของปลาวาฬนับหมื่นเท่า เกินกว่าที่จะตรวจจับได้
ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์สามารถจับคลื่นความโน้มถ่วง ได้เพียงสัญญาณสั้นๆ เป็นคลื่นช้าๆ จากการรวมตัวของหลุมดำ หรือดาวนิวตรอนขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ เพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งนี้ ซึ่งมีพลังมากที่สุดเท่าที่เคยตรวจวัดมา จากการติดตามสัญญาณคลื่นวิทยุของพัลซาร์ (Pulsar) หรือเศษซากที่หนาแน่นของแกนกลางดาวฤกษ์มวลมาก หลังการระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา
...
คลื่นความโน้มถ่วง ความถี่ต่ำ จากสัญญาณ "พัลซาร์"
ดร.มติพล ตั้งมติธรรม นักวิชาการดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ให้ความกระจ่างเพิ่มเติมว่า ทีมนักวิจัย IPTA ได้ใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ในการติดตามสัญญาณจากพัลซาร์ ใช้เป็นหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงขนาดยักษ์ จนสามารถสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงจากหลุมดำยุคก่อกำเนิดขึ้นได้เป็นครั้งแรก ตามผลการรายงานการศึกษานานกว่า 15 ปี
“คลื่นความโน้มถ่วง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ หรือที่เราเรียกว่าแรงโน้มถ่วง เกิดจากการโค้งงอของกาลอวกาศ สืบเนื่องมาจากมวลคล้ายลูกตุ้มที่วางลงบนผ้ายืด แล้วเกิดการดึงให้ผ้ายืดออกไป เมื่อใดก็ตามที่หลุมดำสองหลุมเกิดการรวมตัวกัน อิทธิพลของการบิดเบี้ยวของกาลอวกาศที่เกิดขึ้น จะสามารถแผ่อิทธิพลออกไปด้วยความเร็วแสง สามารถตรวจพบในรูปแบบของคลื่นความโน้มถ่วงได้”
การจะฟังเสียงคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากหลุมดำมวลยิ่งยวดมากกว่านี้ จะต้องศึกษาการเปลี่ยนแปลงของกาลอวกาศที่มีระยะทางไกลกว่านี้อีกมาก และการจะสร้างหอสังเกตการณ์ขนาดใหญ่กว่าระบบสุริยะ ยังไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน จะต้องสังเกตปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ “พัลซาร์” เกิดขึ้นเมื่อดาวมวลมากยุบตัวลงในบั้นปลายชีวิต กลายเป็นดาวนิวตรอน
ดาวนิวตรอนบางครั้งจะแผ่รังสีในช่วงคลื่นวิทยุออกไปเป็นลำแสง สาดออกไปรอบๆ คล้ายกับประภาคาร ตามการหมุนของดาวนิวตรอน อาจกินเวลาหลายสิบวินาที ไปจนถึงไม่กี่มิลลิวินาที เนื่องจากดาวนิวตรอน เป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดในเอกภพ และการเปลี่ยนแปลงอัตราการหมุนน้อยมาก จึงเป็นสัญญาณที่มีความแม่นยำ เปรียบได้กับนาฬิกาส่งสัญญาณอย่างสม่ำเสมอของเอกภพ
“หากศึกษาสัญญาณที่ส่งมาจากพัลซาร์รอบๆ ระบบสุริยะของเราเป็นจำนวนมาก และกินระยะเวลานานพอ เมื่อใดก็ตามที่มีคลื่นความโน้มถ่วงขนาดใหญ่ เราอาจจะสังเกตเห็นสัญญาณที่ถูกส่งมาจากพัลซาร์แต่ละแห่ง มีระยะเวลาที่เปลี่ยนแปลงออกไป ตามการยืดและหดออกของกาลอวกาศระหว่างระบบสุริยะกับพัลซาร์เหล่านั้น คล้ายกับการสังเกตการเคลื่อนที่ขึ้นลงของทุ่นลอยในทะเลที่บ่งบอกถึงการมาถึงของคลื่นสึนามิ เปรียบได้กับการสร้างเครื่องมือวัดคลื่นความโน้มถ่วงที่มีขนาดใหญ่หลายร้อยปีแสง”
...
เสียงกังวานในเอกภพ ไขปรากฏการณ์แปลกประหลาด
ในทางปฏิบัติการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงในลักษณะนี้เต็มไปด้วยความท้าทายหลายอย่าง ทำให้ทีมงาน IPTA ต้องใช้เวลาในการเก็บข้อมูลทั้งสิ้นกว่า 15 ปี กว่าจะสามารถยืนยันผลการค้นพบออกมาได้ เป็นสิ่งที่คล้ายกับเสียงกังวาน ดังมาจากทั่วทุกมุมของเอกภพ เป็นการรวมตัวของหลุมดำแต่ละคู่ในแต่ละตัวโน้ตที่อยู่ห่างออกไป อาจจะหลายล้านจนถึงหมื่นล้านปีที่แทรกกัน กังวานไปทั่วราวกับเสียงซิมโฟนีจากเครื่องดนตรีนับร้อยเครื่องที่เซ็งแซ่ไปทั่วทั้งมหรสพของเอกภพที่เราเพิ่งจะสามารถรับฟังได้เป็นครั้งแรก
เสียงคลื่นความโน้มถ่วงพื้นหลัง ดังมาจากทุกทิศทุกทาง และอาจจะเกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดคลื่นที่อยู่ห่างออกไปได้ทุกมุมในเอกภพ การที่เราสามารถใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่พบได้อยู่แล้วในเอกภพ นำไปสู่การสังเกตปรากฏการณ์ที่ไม่เคยสังเกตได้มาก่อนนี้ เปรียบได้กับการเปิดศักราชใหม่ และแนวทางใหม่ในการศึกษาเอกภพที่เราอาศัยอยู่
สัญญาณบางส่วนอาจจะมาจากการรวมตัวของหลุมดำมวลยิ่งยวดจากใจกลางกาแล็กซีอันห่างไกลออกไป เมื่อหลายพันล้านปีที่แล้ว และการศึกษาจะช่วยให้เราเข้าใจถึงกลไกการรวมตัวกันของกาแล็กซี จนกลายมาเป็นรูปร่างกาแล็กซี และหลุมดำมวลยิ่งยวดใจกลางกาแล็กซีที่เรารู้จักในปัจจุบันได้ หรือสัญญาณนี้อาจจะมาจาก ปรากฏการณ์แปลกประหลาดอื่น เช่น การรวมตัวของรอยแตกในกาลอวกาศที่เรียกกันว่า คอสมิคสตริง ที่ปัจจุบันยังคงเป็นเพียงการคาดการณ์ทางทฤษฎีเพียงเท่านั้น
...
หรือสัญญาณบางส่วนนี้ อาจเป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่หลงเหลืออยู่จากการระเบิดของบิ๊กแบง เช่นเดียวกับการค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลัง เป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยให้เข้าใจถึงต้นกำเนิดของเอกภพได้ การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงพื้นหลัง อาจเป็นหน้าต่างสำคัญช่วยให้สามารถมองย้อนอดีตไปสังเกตมุมมองการก่อตัวของเอกภพที่ไม่ถูกบดบังได้
“ทั้งหมดนี้เป็นเพียงผลการศึกษาเบื้องต้นเท่านั้น แม้จะใช้เวลานานถึง 15 ปี คงต้องติดตามดูในอนาคตอันใกล้นี้ จะสามารถแยกแยะเสียงเซ็งแซ่เหล่านี้ ออกมาเป็นตัวโน้ต และท่วงทำนองที่แต่ละปรากฏการณ์ร่วมกันขับขานขึ้นมาเป็นส่วนหนึ่งของเสียงก้องกังวานในเอกภพได้หรือไม่ และจะนำมาซึ่งคำตอบของคำถามที่น่าสนใจอื่นใดอีกเกี่ยวกับเอกภพ”.
เครดิตภาพ : NANOGrav