บาคาร่า หากเราตรวจพบมัน อาจมีความหมายมากเกี่ยวกับจักรวาล BY โซฟี บุชวิค | เผยแพร่เมื่อ 13 ม.ค. 2559 3:34 น. ศาสตร์แบ่งปัน “การจำลอง
การจำลองคลื่นความโน้มถ่วง
นักวิจัยของ NASA ได้จำลองคลื่นความโน้มถ่วงที่จะเกิดขึ้นเมื่อหลุมดำสองหลุมรวมกัน
นักฟิสิกส์ต่างวิพากษ์วิจารณ์ (หรือค่อนข้างจะทวีต ) เกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่การทดลอง Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) จะค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงในที่สุด LIGO ได้ค้นหาคลื่นของจักรวาลเหล่านี้มานานกว่าทศวรรษ เมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา ได้อัปเกรดเป็นAdvanced-LIGOซึ่งเป็นระบบที่ละเอียดอ่อนกว่าซึ่งกรองสัญญาณรบกวนได้ดีกว่าด้วย LIGO ขั้นสูงมีโอกาสแข็งแกร่งกว่ามากในการรวบรวมหลักฐานที่เป็นรูปธรรมของคลื่นความโน้มถ่วง—หากยังไม่มี
นักวิทยาศาสตร์อาจตื่นเต้น แต่การพูดถึงคลื่นความโน้มถ่วงทำให้คนส่วนใหญ่เกาหัว การสั่นสะเทือนของจักรวาลคืออะไร และเหตุใดจึงสร้างคลื่นในชุมชนวิทยาศาสตร์
คลื่นความโน้มถ่วงคืออะไร?
คลื่นความโน้มถ่วงเป็นการรบกวนในโครงสร้างของกาลอวกาศ หากคุณลากมือของคุณผ่านแอ่งน้ำที่นิ่ง คุณจะสังเกตเห็นว่าคลื่นเคลื่อนตัวไปตามเส้นทางของมัน และแผ่ออกไปนอกแอ่งน้ำ ตามที่ Albert Einstein กล่าว สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อวัตถุหนักเคลื่อนที่ผ่านกาลอวกาศ
แต่กระเพื่อมอวกาศได้อย่างไร? ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ กาลอวกาศไม่ใช่ความว่างเปล่า แต่เป็น “ผ้า” สี่มิติ ซึ่งสามารถผลักหรือดึงขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านได้ การบิดเบือนเหล่านี้เป็นสาเหตุที่แท้จริงของแรงดึงดูด วิธีหนึ่งที่มีชื่อเสียงในการมองเห็นสิ่งนี้คือการดึงแผ่นยางตึงแล้ววางของหนักทับบนนั้น วัตถุนั้นจะทำให้แผ่นพับรอบๆ หากคุณวางวัตถุขนาดเล็กไว้ใกล้วัตถุชิ้นแรก วัตถุนั้นจะตกไปยังวัตถุที่ใหญ่กว่า ดาวฤกษ์ดึงดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ในลักษณะเดียวกัน คุณสามารถดูการทดลองใช้งานจริงได้ในวิดีโอด้านล่าง
https :// www . ยู ทูบ คอม/ ดู? v = MTY1Kje0yLg ?
แม้ว่าการเปรียบเทียบแผ่นยางจะไม่ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากาลอวกาศทำงานอย่างไร แต่ก็แสดงให้เห็นว่าสิ่งที่เราคิดว่าเป็นโมฆะนั้นสามารถถูกมองว่าเป็นสสารไดนามิกได้ ร่างกายที่เร่งความเร็วใด ๆ ควรสร้างระลอกคลื่นในสารนี้ แต่ระลอกคลื่นเล็กๆ จะค่อยๆ จางหายไปอย่างรวดเร็ว เฉพาะวัตถุที่มีมวลมหาศาลอย่างเหลือเชื่อ เช่น ดาวนิวตรอนหรือหลุมดำเท่านั้นที่จะสร้างคลื่นความโน้มถ่วงที่ยังคงแผ่กระจายไปทั่วพื้นโลก
เราจะตรวจจับได้อย่างไร?
“ข้างใน
ภายใน LIGO
ช่างเทคนิคของ LIGO ตรวจสอบกระจกของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
ขณะนี้มี การทดลองที่แตกต่างกันสองสามรายการเพื่อค้นหาคลื่นเหล่านี้ ข่าวลือล่าสุดมาจากLIGOซึ่งค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงโดยการติดตามว่ามีผลกระทบต่อกาลอวกาศอย่างไร: เมื่อคลื่นผ่านไป มันจะขยายพื้นที่ไปในทิศทางเดียวและย่อลงในทิศทางตั้งฉาก
LIGO ตั้งเป้าที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ อุปกรณ์นี้แยกลำแสงเลเซอร์เดียวออกเป็นสองส่วนและส่งลำแสงทั้งสองออกไปในแนวตั้งฉากกัน หากลำแสงเคลื่อนที่เป็นระยะทางเท่ากัน กระเด็นกระจก แล้วย้อนกลับมา
คลื่นที่ประกอบกันควรจะอยู่ในแนวเดียวกันเมื่อกลับ แต่คลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านไปแล้วสามารถเปลี่ยนระยะห่างของแขนแต่ละข้างได้ ซึ่งจะเปลี่ยนระยะทางที่ลำแสงแต่ละลำเคลื่อนที่สัมพันธ์กับพี่น้องของมัน เมื่อลำแสงกลับสู่แหล่งกำเนิด นักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ อย่างไรก็ตาม คลื่นความโน้มถ่วงเปลี่ยนความยาวของแขนของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ด้วยจำนวนเล็กน้อยอย่างไม่น่าเชื่อ นั่นคือประมาณ 1/10,000 ของความกว้างของนิวเคลียสของอะตอม
หากต้องการรับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ LIGO
ต้องกรองแหล่งที่มาของเสียงอื่นๆ ออกทั้งหมด รวมทั้งแผ่นดินไหวและการจราจรในบริเวณใกล้เคียง แม้ว่า LIGO จะไม่พบคลื่นความโน้มถ่วงในการดำเนินงานเกือบทศวรรษ แต่การอัปเกรดเป็น Advanced-LIGO ล่าสุดน่าจะให้โอกาสที่ดีกว่า
Advanced-LIGO จะต้องแข่งขันกับ Laser Interferometer Space Antenna ของ European Space Agency (ESA) หรือ LISA LISA ซึ่งจะทำหน้าที่เหมือน LIGO ยักษ์ในอวกาศ กำลังเริ่มแห้งในปีนี้— ESA ได้เปิดตัวLISA Pathfinderในเดือนธันวาคม มันจะอยู่ในอวกาศเป็นเวลาสองสามเดือนเพื่อทดสอบเทคโนโลยีที่จะนำไปใช้ในภารกิจ LISA ในอนาคตในที่สุด
แต่เลเซอร์ไม่ใช่วิธีเดียวที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในกาลอวกาศ ตัวอย่างเช่น North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves หรือ NANOGrav จะค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงโดยดูที่การระเบิดของคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากดาวนิวตรอนที่เรียกว่าพัลซาร์ โดยปกติแล้ว คลื่นวิทยุเหล่านี้จะจับเวลาอย่างเข้มงวด ดังนั้นหากพวกมันมาถึงก่อนเวลาที่กำหนด อาจเป็นเพราะคลื่นความโน้มถ่วงขัดขวางการเดินทางมายังโลกของพวกมัน
“ไบเซ็ป2”
กล้องโทรทรรศน์ BICEP2 ยามพลบค่ำ
ในเดือนมีนาคม 2014 กล้องโทรทรรศน์ BICEP2 ได้ประกาศการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากบิ๊กแบง น่าเสียดายที่การค้นพบนี้ไม่ปรากฎ
การทดลองอื่นๆ มองหาคลื่นความโน้มถ่วงแบบเฉพาะที่สร้างขึ้นภายหลังบิกแบง พวกเขาทำได้โดยสังเกตการแผ่รังสีที่หลงเหลือจากบิกแบง หากบิ๊กแบงสร้างคลื่นโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะเห็นการหมุนวนในโพลาไรเซชันของรังสีนี้ โปรแกรมอย่างเช่นBackground Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization (BICEP) ซึ่งเป็นชุดการทดลองของ Harvard ที่ขั้วโลกใต้ สังเกตการแผ่รังสีที่เหลือในความพยายามที่จะค้นหารูปแบบโพลาไรซ์ปากโป้ง
อะไรคือประเด็นในการค้นหาคลื่นความโน้มถ่วง?
“เฟสบุ๊ค
คุณถามเราจะตอบ
คำถาม ของผู้อ่านเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงที่โพสต์ไว้ที่หน้า Facebook วิทยาศาสตร์ยอดนิยม
คลื่นความโน้มถ่วงทำให้เราสามารถสังเกตอวกาศได้อีกทางหนึ่ง ตัวอย่างเช่น คลื่นจากบิกแบงจะบอกให้เราทราบอีกเล็กน้อยว่าเอกภพก่อตัวอย่างไร คลื่นยังก่อตัวขึ้นเมื่อหลุมดำชนกัน ซุปเปอร์โนวาระเบิด และดาวนิวตรอนมวลมากโคจรไปมา ดังนั้นการตรวจจับคลื่นเหล่านี้จะทำให้เราเข้าใจถึงเหตุการณ์ในจักรวาลที่เกิดขึ้นใหม่
ในที่สุด คลื่นความโน้มถ่วงยังช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจกฎพื้นฐานของจักรวาล อันที่จริงมันเป็นส่วนสำคัญของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ การค้นหาสิ่งเหล่านี้จะพิสูจน์ทฤษฎีนั้น—และยังช่วยให้เราเข้าใจว่ามันผิดไป จาก ไหน ซึ่งอาจนำไปสู่แบบจำลองที่แม่นยำและครอบคลุมมากขึ้น และอาจชี้ทางไปสู่ทฤษฎีของทุกสิ่ง บาคาร่า
