คลื่นความโน้มถ่วงเผยให้เห็นการรวมตัวกันครั้งแรกของหลุมดำและดาวนิวตรอน

ในที่สุดก็พบแหล่งคลื่นระลอกคลื่นในกาลอวกาศแล้วดาวนิวตรอนติดอยู่ในเกลียวด้านในที่อันตรายถึงชีวิตได้ถึงจุดสิ้นสุดเมื่อหลุมดำกลืนเข้าไปทั้งหมด ระลอกคลื่นความโน้มถ่วงจากการชนกันนั้นแผ่ออกไปนอกจักรวาล ในที่สุดก็ถึงพื้นโลก การตรวจจับคลื่นเหล่านั้นนับเป็นการรายงานครั้งแรกของหลุมดำที่กลืนกินซากดาวฤกษ์ที่ตายแล้ว และด้วยความประหลาดใจ นักวิทยาศาสตร์พบการควบรวมกิจการครั้งที่สองหลังจากวันแรกเพียงไม่กี่วัน

จนถึงปัจจุบัน แหล่งที่มาของคลื่นโน้มถ่วงทั้งหมดเป็นคลื่นสองชนิด: 

หลุมดำสองแห่งหรือดาวนิวตรอนสองดวงที่หมุนวนรอบกันและกันก่อนที่จะชนกันและรวมตัวกัน ( SN: 1/21/21 ) การชนกันของจักรวาลอย่างรุนแรงทำให้เกิดคลื่นที่ยืดและบีบโครงสร้างของกาลอวกาศ ซึ่งเป็นคลื่นที่เครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อนสามารถระงับได้

การจับคู่ระหว่างหลุมดำและดาวนิวตรอนที่ไม่ตรงกันเป็นการรวมตัวกันครั้งสุดท้ายที่นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะพบด้วยหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงในปัจจุบัน โดยบังเอิญ นักวิจัยพบเหตุการณ์สองเหตุการณ์เหล่านี้ภายใน 10 วันจากกัน รายงานการทำงานร่วมกันของ LIGO, Virgo และ KAGRA ในหนังสือAstrophysical Journal Letters วัน ที่ 1 กรกฎาคม

ไม่เพียงแต่จะมีการรวมตัวระหว่างหลุมดำและดาวนิวตรอนผ่านคลื่นความโน้มถ่วงเท่านั้น แต่ยังไม่เคยเห็นการแตกแยกด้วยวิธีการอื่นใดเลย

นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Susan Scott จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียในแคนเบอร์รา สมาชิกคนหนึ่งของความร่วมมือ LIGO กล่าวว่า “นี่เป็นรูปลักษณ์แรกที่สมบูรณ์”

ผลที่ได้จะเพิ่มเครื่องหมายอีกอันให้กับการค้นพบครั้งใหม่ที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วง นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์โคล มิลเลอร์แห่งมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ในคอลเลจพาร์คซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่า “นั่นเป็นการเฉลิมฉลองที่คุ้มค่า” นับตั้งแต่ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรกในปี 2558 หอสังเกตการณ์ยังคงเปิดเผยความลับใหม่ ๆ “มันเป็นสิ่งใหม่ที่ยอดเยี่ยม มันไม่ใช่แค่เก่าเหมือนเดิม” เขากล่าว

สัญญาณของการชนกันของดาวฤกษ์หลุมดำ-นิวตรอนที่บันทึกไว้ในหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงของ LIGO และราศีกันย์ในปี 2020 ในวันที่ 5 มกราคม และ 15 มกราคม การรวมตัวกันครั้งแรกประกอบด้วยหลุมดำประมาณ 8.9 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และดาวนิวตรอนประมาณ 1.9 เท่า คูณมวลของดวงอาทิตย์ การควบรวมกิจการครั้งที่สองมีหลุมดำมวลดวงอาทิตย์ 5.7 และดาวนิวตรอนมวล 1.5 ดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าการชนทั้งสองครั้งเกิดขึ้นจากโลกมากกว่า 900 ล้านปีแสง

ในการสร้างคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้ 

วัตถุที่รวมตัวกันต้องมีความหนาแน่นสูงมาก โดยมีอัตลักษณ์ที่มวลของพวกมันสามารถตรึงไว้ได้ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าสิ่งใดก็ตามที่มีมวลมากกว่าห้ามวลดวงอาทิตย์อาจเป็นแค่หลุมดำเท่านั้น สิ่งใดที่น้อยกว่ามวลดวงอาทิตย์ประมาณสามเท่าจะต้องเป็นดาวนิวตรอน

การตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงก่อนหน้านี้เกี่ยวข้องกับหลุมดำที่รวมตัวกับวัตถุที่ไม่สามารถระบุได้ เนื่องจากมวลของมันดูเหมือนจะตกลงมาระหว่างจุดตัดที่แยกหลุมดำและดาวนิวตรอน ( SN: 6/23/20 ) การควบรวมกิจการครั้งก่อนๆ อาจเป็นผลมาจากหลุมดำที่หลอมรวมกับดาวนิวตรอน แต่สัญญาณจากเหตุการณ์นั้นไม่แรงพอที่นักวิทยาศาสตร์จะแน่ใจได้ว่าการตรวจจับนั้นเป็นเรื่องจริง การตรวจจับใหม่ทั้งสองทำให้เกิดการพบปะกันของหลุมดำและดาวนิวตรอน

หนึ่งในกิจกรรมใหม่ที่น่าเชื่อกว่าอีกเหตุการณ์หนึ่ง การควบรวมกิจการในวันที่ 5 มกราคม เกิดขึ้นในเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเพียงหนึ่งในสองเครื่องของ LIGO และสัญญาณดังกล่าวมีความเป็นไปได้ค่อนข้างสูงที่จะเป็นสัญญาณเตือนที่ผิดพลาด มิลเลอร์กล่าว “ถ้านี่เป็นเพียงเหตุการณ์เดียว คุณจะไม่มั่นใจ” อย่างไรก็ตาม งานวันที่ 15 มกราคม “ดูแข็งแกร่งทีเดียว” เขากล่าว

การนัดพบครั้งยิ่งใหญ่ระหว่างดาวนิวตรอนและหลุมดำเกิดขึ้นเป็นประจำทั่วทั้งจักรวาล นักวิจัยประเมินว่าเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นประมาณเดือนละครั้งภายใน 1 พันล้านปีแสงของโลกโดยอิงตามความเร็วของการตรวจจับ

นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าดาวนิวตรอนและหลุมดำมาบรรจบกันได้อย่างไร พวกมันอาจก่อตัวรวมกันเป็นดาวสองดวงที่โคจรรอบกันและกันจนเชื้อเพลิงหมดและตาย โดยดวงหนึ่งยุบลงในหลุมดำและอีกดวงเกิดเป็นดาวนิวตรอน หรือวัตถุทั้งสองอาจก่อตัวแยกจากกันและมาพบกันในบริเวณที่มีผู้คนหนาแน่นซึ่งเต็มไปด้วยดาวนิวตรอนและหลุมดำจำนวนมาก

ในขณะที่หลุมดำและดาวนิวตรอนหมุนวนเข้าด้านในและรวมเข้าด้วยกัน นักวิทยาศาสตร์คาดว่าหลุมดำจะฉีกดาวนิวตรอนให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ทำให้เกิดการแสดงแสงที่สามารถสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ แต่นักดาราศาสตร์ไม่พบดอกไม้ไฟใดๆ ภายหลังการเผชิญหน้าทั้งสองครั้งที่มีการรายงานใหม่ และไม่มีหลักฐานใดๆ ที่แสดงว่าหลุมดำทำให้ดาวนิวตรอนเสียรูป

Credit : bickertongordon.com bugsysegalpoker.com canadagooseexpeditionjakker.com carrollcountyconservation.com casaruralcanserta.com catalunyawindsurf.com centennialsoccerclub.com certamenluysmilan.com cervantesdospuntocero.com cjmouser.com