สมาคมดาราศาสตร์ไทย

คลื่นความโน้มถ่วงกับเลนส์ความโน้มถ่วง?

คลื่นความโน้มถ่วงกับเลนส์ความโน้มถ่วง?

5 ก.ย. 2562
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
นับจากเดือนมิถุนายน ปี 2559 วงการฟิสิกส์ดาราศาสตร์ก็มีสาขาวิชาใหม่เกิดขึ้น เรียกว่า ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง เมื่อมีการค้นพบปรากฏการณ์คลื่นความโน้มถ่วงขึ้นเป็นครั้งแรก หลังจากที่เป็นเพียงทฤษฎีในกระดาษมาเป็นเวลาหนึ่งศตวรรษเต็ม

หลังจากการค้นพบครั้งนั้น ก็มีการค้นพบครั้งต่อมาอีกหลายครั้ง บางช่วงถึงกับพบคลื่นสองระลอกในเวลาห่างกันไม่ถึงหนึ่งวัน 

และเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม 2562 หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไลโกตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงได้สองระลอก เกิดขึ้นในเวลาไล่เลี่ยกันอีกครั้ง คลื่นระลอกแรก มีชื่อว่า เอส 190828 เจ (S190828j) ตรวจพบได้เมื่อเวลา 06:34 นาฬิกาตามเวลาสากล ระลอกที่สองเกิดขึ้นเมื่อเวลา 06:55 นาฬิกา หรือห่างกันเพียง 21 นาทีเท่านั้น 

แหล่งกำเนิดคลื่นทั้งสองดูเผิน ๆ คล้ายกับหลุมดำธรรมดาที่ตีวงเข้าหากัน แต่สิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องประหลาดใจก็คือ เหตุใดคลื่นทั้งสองระลอกจึงเกิดขึ้นในเวลาใกล้เคียงกันเช่นนี้



นี่เป็นครั้งที่สองแล้วที่มีการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงสองครั้งที่ห่างกันภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวัน ยิ่งกว่านั้นก็คือ ลักษณะของคลื่นทั้งสองชุดดูเหมือนกันจนเหมือนกับเป็นเงาสะท้อนจากแห่งกำเนิดคลื่นที่อยู่ตำแหน่งเดียวกันบนท้องฟ้า

สิ่งนี้อาจเป็นเพียงความบังเอิญก็ได้ แต่ไม่ใช่ในสายตาของ รอเบิร์ด รูตเลดจ์ จากมหาวิทยาลัยแมกกิลล์ ความคิดของเขาคือ ทั้งสองคลื่น เอส 190828 เจ (S190828j) และ เอส 190828 แอล (S190828l) เป็นคลื่นจากแหล่งเดียวกัน เป็นคลื่นระลอกเดียวกัน แต่ถูกแยกออกเป็นสองทาง ก่อนจะเบนกลับเข้ามายังโลกในเวลาไล่เลี่ยกัน

ฟังดูคุ้น ๆ ใช่ไหม? ใช่แล้ว นี่คือปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง

เลนส์ความโน้มถ่วง เป็นปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์อีกชนิดหนึ่งที่อธิบายได้ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เป็นปรากฏการณ์ที่มีวัตถุมวลสูงอยู่ขวางทางแหล่งกำเนิดคลื่นกับผู้สังเกต ความโน้มถ่วงของวัตถุมวลสูงนั้นได้ทำให้แสงจากแหล่งกำเนิดที่ผ่านมาใกล้เกิดการหักเหจนลู่เข้า คล้ายกับเลนส์นูนที่รวมแสงจากเบื้องหลังให้สว่างขึ้น นักดาราศาสตร์พบปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงแล้วหลายที่ 

สถานีสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไลโก ประกอบด้วยสถานีตรวจจับสองแห่ง ภาพนี้คือสถานีที่ลิฟวิงสตัน อีกแห่งหนึ่งรูปร่างเหมือนกัน อยู่ในแฮนฟอร์ด วอชิงตัน  (จาก Caltech/MIT/LIGO Lab)


หากปรากฏการณ์ครั้งนี้มีเลนส์ความโน้มถ่วงร่วมด้วยจริง ก็จะนับเป็นครั้งแรกที่พบปรากฏการณ์สองชนิดนี้เกิดขึ้นด้วยกัน ซึ่งจะเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ระดับโลกสะเทือนอีกครั้งหนึ่ง

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติมพบว่า สมมุติฐานเรื่องเลนส์ความโน้มถ่วงคงไม่ถูกต้องเสียแล้ว เพราะเมื่อคำนวณหาตำแหน่งของแหล่งกำเนิดคลื่นทั้งสองแล้ว พบว่าพื้นที่สองพื้นที่มีการซ้อนเหลื่อมกันน้อยเกินกว่าจะเชื่อว่ามาจากแหล่งเดียวกัน

ดังนั้น ขณะนี้จึงเชื่อได้ว่า คลื่นสองระลอกที่พบในวันที่ 28 สิงหาคมนั้นเป็นคลื่นจากสองแหล่งจริง