ล่าสุด! พบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งใหม่จากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน
16 ตุลาคม 2560 – ทีมนักวิทยาศาสตร์แห่งห้องปฏิบัติการ LIGO และ Virgo ประกาศค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง ลำดับที่ 5 ชื่อว่า GW170817 พร้อมกับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วง ที่เกิดจากการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน นับเป็นก้าวสำคัญของวงการดาราศาสตร์ที่สามารถสังเกตการณ์การรวมตัวกันของดาวนิวตรอนด้วยกล้องโทรทรรศน์และตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงด้วยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากระบบเดียวกันได้

ภาพแสดงตำแหน่งของคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกค้นพบ และบริเวณที่คาดว่าจะเป็นตำแหน่งของแหล่งกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วงทั้ง 5 สัญญาณ โดยคลื่นความโน้มถ่วง GW170817 เป็นสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่สามารถตรวจจับได้ล่าสุด
ดร. ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า การค้นพบดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2560 เวลา 19:41 น. ตามเวลาประเทศไทย เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง LIGO สองเครื่อง ณ เมือง Hanford และ เมือง Livingston สหรัฐอเมริกา สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง GW170817 ได้ เป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้เป็นลำดับที่ 5 โดยสามารถตรวจจับสัญญาณได้เป็นระยะเวลาประมาณ 100 วินาที นานกว่าสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกตรวจวัดได้ 4 ครั้งก่อนหน้านี้

ปกติแล้วคลื่นความโน้มถ่วงจะเกิดจากการรวมตัวของวัตถุมวลมาก เช่น หลุมดำหรือดาวนิวตรอน ถ้าการรวมตัวดังกล่าวเกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นดาวขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงสองดวง จะทำให้การรวมตัวดังกล่าวเกิดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ยาวนานกว่า และขณะรวมตัวจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปในทุกช่วงความยาวคลื่น ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา

ดร. ศุภชัย กล่าวต่อว่า หลังจากตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าว ต่อมาอีก 1.7 วินาที กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาอวกาศเฟอร์มี (Fermi Gamma-ray Space Telescope) ได้ตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมมา (Gamma-ray burst) ที่มีชื่อว่า GRB 170817A  และได้รับการยืนยันจากกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาอวกาศอินทิกรัล (Gamma-ray Observatory INTEGRAL) เช่นกัน ถือเป็นการยืนยันสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วง GW170818 ซึ่งหลังจากนั้นนักดาราศาสตร์มากกว่าหนึ่งพันคนจากห้องสังเกตการณ์กว่า 70 แห่งทั่วโลกและในอวกาศ ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ตรวจวัดสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าว เช่น กล้องโทรทรรศน์เจมินิ (Gemini Observatory) กล้องโทรทรรศน์ VLT (Very Large Telescope) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทราบถึงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงดังกล่าวได้ดียิ่งขึ้น

จากการวิเคราะห์ข้อมูลของ LIGO พบว่าคลื่นความโน้มถ่วง GW170817 เกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวงที่มีมวลรวมระหว่าง 1.17 ถึง 1.60 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ โคจรรอบกันที่ระยะห่างประมาณ 300 กิโลเมตร ห่างจากโลกประมาณ 130 ล้านปีแสง และจากการวิเคราะห์ตำแหน่งและระยะห่างของแหล่งกำเนิดพบว่าเป็นไปได้ที่แหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงจะอยู่ภายในกาแล็กซี NGC 4993 การค้นพบดังกล่าวช่วยยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่ว่าคลื่นความโน้มถ่วง ควรเดินทางด้วยความเร็วเท่ากับแสง นอกจากนี้ การสังเกตการณ์ภายหลังการรวมตัว ยังพบว่าระหว่างการรวมตัวมีการสังเคราะห์ธาตุหนัก เช่น ทองคำและแพลทินัม จึงสามารถอธิบายสาเหตุการเกิดของธาตุที่หนักกว่าเหล็กในเอกภพ ที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบของปัญหาดังกล่าวมาเป็นระยะเวลานาน

ดร. ศิรประภา สรรพอาษา นักวิจัยทางด้านพัลซ่าร์ สดร. กล่าวเพิ่มเติมว่า จากการที่ สดร. ได้เข้าร่วมโครงการ Gravitational–wave Optical Transient Observer (GOTO) ภายใต้ความร่วมมือกับ University of Warwick, University of Sheffield และ University of Leicester สหราชอาณาจักร และ Monash University ออสเตรเลีย ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 เมตร จำนวน 4-8 กล้อง ณ เกาะ La Palma ในหมู่เกาะคานารี่ สาธารณรัฐสเปน เพื่อค้นหาสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงในช่วงความยาวคลื่นแสง ศึกษาตำแหน่งที่แท้จริงของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง และสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงนั้น สำหรับการค้นพบครั้งนี้ เป็นที่น่าเสียดายที่ไม่สามารถสังเกตการณ์ได้ด้วยกล้อง GOTO เนื่องจากแหล่งกำเนิดอยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า แต่โครงการ GOTO ก็ยังพยายามที่จะสังเกตการณ์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นความโน้มถ่วงต่อไป

แผนที่แสดงตำแหน่งหอดูดาวกว่า 70 แห่งทั่วโลกและในอวกาศ ที่เข้าร่วมการสังเกตการณ์สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า

ของคลื่นความโน้มถ่วง รวมไปถึงกล้องโทรทรรศน์ของโครงการ GOTO ที่สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติฯ เข้าร่วม
ภาพ : https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817

ภาพแสดงแบบจำลองการรวมตัวกันของดาวนิวตรอนสองดวง

ข้อมูลอ้างอิง

https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817

http://www.ligo.org/detections/GW170817/paper/GW170817-PRLpublished.pdf

แท็ก คำค้นหา