ในไม่ช้านักดาราศาสตร์อาจตรวจพบการชนกันของหลุมดำได้บ่อยเท่าวันละครั้งความลับที่รวบรวมจากยักษ์ใหญ่ที่ลึกลับที่สุดในจักรวาลนั้นบอบบางอย่างไม่เข้ากันเมื่อพบเห็นที่ Earth: ตัวตรวจจับขยับเขยื่อนเพียงเสี้ยวหนึ่งของความกว้างของโปรตอน และส่งเสียงร้องเจี๊ยก ๆ ที่อ่อนแอเหมือนนก
เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่นักดาราศาสตร์ได้มองออกไปในเอกภพโดยการสังเกตแสงของมันเท่านั้น แต่การประกาศการค้นพบคลื่นโน้มถ่วงครั้งแรกในปี 2559 เกิดขึ้นเมื่อ 1.3 พันล้านปีก่อนในการชนกันของหลุมดำขนาดมหึมาสองหลุม ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีวิธีการใหม่ในการสังเกตท้องฟ้า
คลื่นพุ่งทะลุจักรวาลด้วยความเร็วแสงและมาถึงโลกทันเวลา
สำหรับการเริ่มต้นของ Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO ซึ่งวัดการยืดและการบีบของพื้นที่เป็นนาที ด้วยการตรวจจับครั้งที่สองที่บันทึกไว้แล้วและคาดว่าจะมากขึ้นในปี 2560 นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเปิดเผยรายละเอียดใหม่เกี่ยวกับหลุมดำที่เข้าใจยากและการจับคู่ของพวกมัน ในไม่ช้า เมื่อมีเครื่องตรวจจับจำนวนมากขึ้นทางออนไลน์ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถระบุได้ว่าคลื่นความโน้มถ่วงเกิดขึ้นที่ใด และตรวจสอบท้องฟ้าเพื่อหาผลที่ตามมาจากภัยพิบัติที่เกิดขึ้น
Avi Loeb นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่า “นี่เป็นเรื่องราวความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ของวิทยาศาสตร์” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการตรวจจับกล่าว เป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวในรอบสองสามทศวรรษ เขากล่าว
เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ นักวิทยาศาสตร์ของ LIGO ได้ประกาศการค้นพบนี้ในการแถลงข่าวในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. และในบทความที่ตีพิมพ์ในPhysical Review Letters นับตั้งแต่ตีพิมพ์ รายงานฉบับนี้มีการรวบรวมการอ้างอิงประมาณ 100 รายการต่อเดือน ซึ่งเป็นหลักฐานว่ามีการโฟกัสไปที่คลื่นที่เข้มข้นขึ้นใหม่ นักฟิสิกส์บางคนทุ่มเททั้งอาชีพเพื่อค้นหาแรงสั่นสะเทือนในกาลอวกาศ ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับนักวิจัยมานานหลายทศวรรษแล้ว หากไม่ใช่หลายศตวรรษข้างหน้า
รูปแบบของระลอกคลื่นปรากฏขึ้นเกือบพร้อมกันในเครื่องตรวจจับรูปตัว L ขนาดใหญ่สองเครื่องของ LIGO ใน Hanford, Wash. และ Livingston, La.— เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2015 สัญญาณดังกล่าวใกล้เคียงกับที่คาดไว้จากหลุมดำคู่หนึ่งที่หมุนวนไปรอบๆ เข้าใกล้กันมากขึ้นเรื่อยๆ ก่อนจะรวมเป็นหนึ่งเดียว ในช่วงเริ่มต้นของการทำ do-si-do หลุมดำทั้งสองมีมวลประมาณ 35 และ 30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มวลมหาศาลรวมตัวกันเป็นหลุมดำ 62 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ปลดปล่อยมวลของดวงอาทิตย์สามดวงออกมาอย่างคุ้มค่า ( SN: 3/5/16, p. 6 ; SN: 7/9/16, p. 8). เมื่อนักวิทยาศาสตร์แปลงคลื่นโน้มถ่วงให้เป็นคลื่นเสียง คลื่นก็ผลิตเสียงบางอย่างเช่นเสียงนกจิ๊บ ๆ ในชีวิตประจำวัน ซึ่งเพิ่มระดับเสียงและระดับเสียงอย่างรวดเร็วก่อนที่จะตัดขาด เสียงนั้นให้ความรู้สึกเหมือนเป็นคำถามคร่ำครวญ ราวกับว่าจักรวาลกำลังถามว่า “ฮัลโหล? มีใครอยู่ที่นั่นไหม?” คราวนี้คำตอบคือใช่
ด้วยตัวของมันเอง การค้นพบนี้เป็นผลงานระดับบล็อคบัสเตอร์ ยืนยันการคาดการณ์ของไอน์สไตน์ว่ากาลอวกาศสามารถกระเพื่อมได้ ให้ภาพรวมคร่าวๆ ของหลุมดำและตรวจสอบการคำนวณของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ว่าหลุมดำสองหลุมสามารถหลอมรวมเป็นหนึ่งได้อย่างไร แต่สถานะจุดสังเกตของการตรวจจับส่วนใหญ่เป็นเพราะสัญญาในอนาคต LIGO คาดว่าจะนำไปสู่ยุคใหม่ของดาราศาสตร์ ซึ่งการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงอาจกลายเป็นเรื่องธรรมดา หลุมดำที่เคยมืดมนสำหรับมนุษยชาติจะสื่อสารการรวมตัวกันของพวกมันกับโลกเป็นประจำ
ในการแสวงหาดาราศาสตร์รูปแบบใหม่นี้
นักวิทยาศาสตร์ได้ไล่ตามคลื่นความโน้มถ่วงมานานหลายทศวรรษ หลังจากการค้นหาที่ยาวนานเช่นนี้ David Shoemaker ผู้นำของ LIGO ที่ MIT กล่าวว่า “น่ายินดีอย่างยิ่ง” ที่ “ตื่นขึ้นในตอนเช้าและรู้ว่าในกระดูกของฉัน” ในที่สุดก็ตรวจพบคลื่นโน้มถ่วงแล้ว
เกือบจะทันทีที่เปิดเครื่องตรวจจับที่อัปเดตของ LIGO คลื่นความโน้มถ่วงจะกระเพื่อม โดยเปลี่ยนความยาวของเครื่องตรวจจับอัลตราไวโอเลตของ LIGO เล็กน้อย “เราพลิกสวิตช์แล้วพูดว่า ‘ตกลง เรากำลังจะเริ่มวิ่ง’ และบูม” David Reitze ผู้อำนวยการบริหารห้องปฏิบัติการ LIGO แห่ง Caltech กล่าว การตรวจจับอย่างรวดเร็วนั้นทำให้เกิดความหวังในหมู่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ฝันกลางวันถึงชุดข้อมูลที่มีเหตุการณ์ดังกล่าวนับสิบหรือหลายร้อยเหตุการณ์
ด้วยการรวมตัวกันใหม่แต่ละครั้ง นักวิทยาศาสตร์จะได้เรียนรู้เพิ่มเติมว่าคู่ของหลุมดำทั่วไปเป็นอย่างไร เช่นเดียวกับคุณสมบัติของหลุมดำและดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายซึ่งยุบตัวลงจนลืมเลือนเพื่อสร้างมันขึ้นมา “สิ่งที่เราเรียนรู้จริงๆ เมื่อเราศึกษาหลุมดำเหล่านี้คือดวงดาวที่เป็นต้นกำเนิดของพวกมัน” แดเนียล โฮลซ์ สมาชิก LIGO จากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว “จากดวงดาว เรากำลังเรียนรู้เกี่ยวกับเอกภพยุคแรก”
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสร้างใหม่ว่าหลุมดำคู่หนึ่งมาพบกันในจักรวาลอันโดดเดี่ยวได้อย่างไร มีสองทฤษฎีการแข่งขันหลัก: ดาวสองดวงสามารถเกิดร่วมกันได้เหมือนฝาแฝด โดยแต่ละดวงจะยุบตัวเป็นหลุมดำในภายหลัง หรือหลุมดำอาจพบกันในภายหลัง ในระบบหนาแน่นซึ่งมีหลุมดำและดาวหลายดวงโต้ตอบกัน ( SN Online: 6/19/16 ).
นักวิทยาศาสตร์ของ LIGO รายงานว่าการตรวจจับไม่ใช่ความบังเอิญ เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน ว่าพวกเขาได้เห็นการสั่นของหลุมดำที่รวมตัวกันเป็นคู่เล็กๆ ( SN: 7/9/16, p. 8 ) LIGO ปิดตัวลงเพื่ออัปเกรดหลังจากตรวจพบสองครั้ง แต่จะเริ่มต้นใหม่อีกครั้งในเดือนพฤศจิกายน การปรับปรุงเพิ่มเติมของเครื่องตรวจจับ LIGO จะช่วยเพิ่มความไว ทำให้พวกเขาจับคลื่นได้แม้เพียงเล็กน้อย เมื่อการอัพเกรดเสร็จสิ้น บางทีอาจภายในปี 2019 นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นการควบรวมกิจการของหลุมดำได้บ่อยวันละครั้ง
