นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบระลอกคลื่นในกาลอวกาศจากการชนกันอย่างรุนแรงของหลุมดำขนาดมหึมา 2 หลุมที่โคจรเข้าหากัน โดยหลุมดำแต่ละหลุมมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 100 เท่า และในที่สุดก็ชนกันจนกลายเป็นหลุมดำขนาดมหึมายิ่งกว่าเดิม
เหตุการณ์นี้ห่างจากโลกประมาณ 10,000 ล้านปีแสง แต่เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงบนโลกสามารถตรวจจับได้ เนื่องจากมีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับแรงสั่นสะเทือนในกาลอวกาศที่มีขนาดเล็กกว่าความกว้างของโปรตอนหลายพันเท่า
ศาสตราจารย์มาร์ก แฮนแนม หัวหน้าสถาบันสำรวจแรงโน้มถ่วง มหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ กล่าวว่า “นี่คือเหตุการณ์ที่รุนแรงที่สุดที่เราสามารถสังเกตเห็นได้ในจักรวาล แต่เมื่อสัญญาณมาถึงโลก พวกมันกลับเป็นปรากฏการณ์ที่อ่อนแอที่สุดที่เราสามารถวัดได้ เมื่อถึงเวลาที่ระลอกคลื่นเหล่านี้ซัดเข้าหาโลก พวกมันก็จะเล็กจิ๋วลงไปอีก”
หลักฐานการชนกันของหลุมดำปรากฏขึ้นในวันที่ 23 พ.ย. 2023 ก่อนเวลา 14.00 น. เล็กน้อย ตามเวลาท้องถิ่นสหราชอาณาจักร เมื่อเครื่องตรวจจับ 2 เครื่องจากสหรัฐฯ ในวอชิงตันและลุยเซียนา ซึ่งดำเนินการโดยหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (Ligo) เกิดการกระตุกพร้อมกัน
การกระตุกอย่างกะทันหันในกาลอวกาศทำให้เครื่องตรวจจับยืดและบีบตัวเป็นเวลา 0.1 วินาที ซึ่งเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ที่เรียกว่าริงดาวน์ (ringdown) ขณะที่หลุมดำรวมตัวกันก่อตัวเป็นหลุมดำใหม่ ทำให้เกิดสัญญาณก่อนที่จะหยุดนิ่ง
การวิเคราะห์สัญญาณเผยให้เห็นว่า หลุมดำ 2 หลุมที่ชนกันนั้น หลุมหนึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 103 และอีกหลุมมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 137 เท่า และหมุนเร็วกว่าโลกประมาณ 400,000 เท่า
แฮนแนมบอกว่า “นี่คือมวลสูงสุดของหลุมดำที่เราวัดได้อย่างมั่นใจด้วยคลื่นความโน้มถ่วง และพวกมันก็แปลกประหลาด เพราะพวกมันมีมวลอยู่ในช่วงที่สูงมากจนเราไม่สามารถคาดหมายให้หลุมดำก่อตัวขึ้นได้ เนื่องจากมีสิ่งแปลกประหลาดมากมายเกิดขึ้น”
หลุมดำส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์มวลมากหมดเชื้อเพลิงและยุบตัวลงเมื่อสิ้นสุดวัฏจักร วัตถุที่มีความหนาแน่นสูงเหล่านี้ทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยวมากจนเกิดขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นขอบเขตที่แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้
นักฟิสิกส์ที่ Ligo สงสัยว่า หลุมดำที่รวมตัวกันนั้นเป็นผลมาจากการรวมตัวกันครั้งก่อน ๆ นี่เอง ซึ่งอธิบายได้ว่าหลุมดำมีมวลมหาศาลได้อย่างไร และทำไมพวกมันจึงหมุนเร็วมาก เพราะหลุมดำที่รวมตัวกันมักจะทำให้เกิดการหมุนวนของวัตถุที่พวกมันสร้างขึ้น
“เราเคยเห็นร่องรอยของสิ่งนี้มาก่อน แต่นี่คือตัวอย่างที่รุนแรงที่สุดที่น่าจะเป็นไปได้ว่านั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้น” แฮนแนมกล่าว
นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบการรวมตัวกันของหลุมดำประมาณ 300 ครั้งจากคลื่นความโน้มถ่วงที่พวกมันสร้างขึ้น จนถึงปัจจุบัน การรวมตัวกันที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่รู้จักได้สร้างหลุมดำที่มีมวลประมาณ 140 เท่าของดวงอาทิตย์
ส่วนการรวมตัวกันครั้งล่าสุดนี้คาดว่าก่อให้เกิดหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 265 เท่า ซึ่งจะถือเป็นการทำลายสถิติเดิมที่เคยพบ
ก่อนที่เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเครื่องแรกจะถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการณ์จักรวาลได้เฉพาะผ่านรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสงที่มองเห็น อินฟราเรด และคลื่นวิทยุเท่านั้น
หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงให้มุมมองใหม่เกี่ยวกับจักรวาล ช่วยให้นักวิจัยสามารถมองเห็นเหตุการณ์ที่ไม่เคยมีใครคาดคิดมาก่อนได้
แฮนแนมบอกว่า “โดยปกติแล้ว สิ่งที่เกิดขึ้นในทางวิทยาศาสตร์คือ เมื่อคุณมองจักรวาลในมุมมองที่ต่างออกไป คุณจะค้นพบสิ่งที่คุณไม่คาดคิด และภาพรวมทั้งหมดของคุณก็จะเปลี่ยนไป เครื่องตรวจจับจะสามารถเห็นการควบรวมกิจการของหลุมดำทั้งหมดในจักรวาล และอาจมีสิ่งที่น่าประหลาดใจบางอย่างที่เราไม่คาดคิด”
เรียบเรียงจาก The Guardian