ความสำคัญของ ‘กราวิเตชั่นแนล เวฟ’ กับการศึกษาจักรวาล

การยืนยันการมีอยู่ของ “กราวิเตชั่นแนล เวฟ” หรือ “คลื่นของแรงโน้มถ่วง” ซึ่ง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ผู้โด่งดังทำนายและอธิบายเอาไว้อย่างเห็นภาพในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของตนเองเมื่อ 100 ปีก่อน มีความหมายและความสำคัญใหญ่หลวงยิ่งต่อในแวดวงวิชาการด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ ที่แสดงออกมาให้เห็นผ่านอาการตื่นเต้น ดีอกดีใจของบรรดานักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ทั่วโลก ซึ่งพยายามแห่กันเข้าไปดูรายละเอียดของการตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงดังกล่าวนี้ของโครงการการเฝ้าสังเกตคลื่นแรงโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ ที่เรียกสั้นๆ ว่า “ไลโก” ถึงขนาดทำให้เว็บไซต์ของไลโกล่มไปชั่วขณะ เพราะมีคนแห่กันคลิกเข้าไปถึง 10,000 ครั้งต่อนาที

เหตุผลแรกสุดที่ทำให้การค้นพบครั้งนี้มีความสำคัญมาก เพราะที่ผ่านมามนุษย์เราสังเกตศึกษาสรรพสิ่งในห้วงอวกาศกันด้วยคลื่นอิเล็กโตรแมกเนติค หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่รวมทั้งคลื่นแสงต่างๆ, คลื่นวิทยุ และคลื่นรังสีเอกซเรย์กันเท่านั้น

แต่การค้นพบ กราวิเตชั่นแนล เวฟ ทำให้เรามี “วิธีใหม่” อีกวิธีหนึ่งในการตรวจสอบและศึกษาอวกาศ ไม่เพียงเท่านั้น วิธีใหม่นี้โดยหลักการแล้วเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าวิธีการเดิมด้วยซ้ำไป

คิป ธอร์น ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (แคลเทค) และเป็น 1 ใน 3 ผู้ร่วมก่อตั้ง “ไลโก” ร่วมกับ เรเนอร์ ไวส์ นักฟิสิกส์อเมริกันเชื้อสายเยอรมัน และ รอน เดรเวอร์ ชาวสก็อต บอกอย่างมั่นใจว่า ไม่นานต่อไปเราจะได้เห็นอะไรๆ ที่ “เซอร์ไพรส์” ที่เป็นผลพวงจากความสำเร็จครั้งนี้ ด้วยเหตุที่ว่าคลื่นแรงโน้มถ่วงนั้นแตกต่างอย่างมากจากคลื่นแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ศาสตราจารย์ คิป ธอร์น อุปมาเอาไว้ว่า ก่อนหน้านี้เรารู้จักกันได้แค่เพียงจักรวาลที่เหมือนมหาสมุทรที่สงบราบเรียบ แต่สิ่งที่เราได้เห็นจากคลื่นแรงโน้มถ่วงนั้นก็คือ จักรวาล ในช่วงเวลาที่กำลังมี “พายุ” รุนแรง เป็นอีกมิติหนึ่ง อีกด้านหนึ่งของจักรวาลที่เราไม่เคยพบเห็นกันมาก่อน

ADVERTISMENT

กราวิเตชั่นแนล เวฟ นั้นกระเพื่อมผ่านอวกาศและกาลเวลามาเรื่อยๆ มันเกิดได้จากหลายทาง แต่ที่เราน่าจะตรวจจับได้เป็นคลื่นที่เกิดจากเหตุการณ์ในจักรวาลที่ไอน์สไตน์เรียกว่า “เหตุการณ์รุนแรง” เหมือนเช่นกรณีหลุมดำ 2 หลุมถูกดึงดูดเข้าชนกันด้วยความเร็วราวครึ่งหนึ่งของความเร็วแสงเพื่อรวมเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว ที่เป็นที่มาของคลื่นแรงโน้มถ่วงที่ตรวจพบในครั้งนี้

คุณลักษณะสำคัญที่แตกต่างอย่างใหญ่หลวงกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างที่ คิป ธอร์น ว่าไว้ก็คือ

กราวิเตชั่นแนล เวฟ ไม่กระจายตัวออก หรือถูกสสารต่างๆ ในจักรวาลดูดซับไป ซึ่งทำให้มันมีประโยชน์อย่างยิ่ง เมื่อสามารถกระเพื่อมผ่านบริเวณที่หนาแน่นที่สุดของจักรวาลออกมายังอีกด้านหนึ่งได้ โดยที่ยังมีลักษณะเหมือนเดิมทุกอย่าง

ตัวอย่างเช่น คลื่นที่ไลโกตรวจพบ เดินทางมาถึงโลกแรกสุดบริเวณซีกโลกทางตอนใต้จากนั้นก็ผ่านโลกของเราไปจนกระทั่งถูกตรวจวัดได้ที่สถานีสังเกตการณ์ลุยเซียนาก่อน แล้วจึงตรวจจับได้ที่สถานีสังเกตการณ์วอชิงตัน โดยที่ทำปฏิกิริยากับสสารทั้งหลายที่มันผ่านไปน้อยมากอย่างยิ่ง

นั่นหมายความว่า ข้อมูลจากแหล่งกำเนิดเป็นอย่างไร เมื่อเราตรวจจับได้ก็ยังเป็นเหมือนเดิมทุกอย่าง ทำให้เราสามารถใช้ข้อมูลที่มากับคลื่นแรงโน้มถ่วง สร้างแบบจำลองของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้แม่นยำมาก

ในความเป็นจริงแล้ว สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ของไลโกได้จากข้อมูลที่มากับคลื่นแรงโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้เป็นครั้งแรกนั้น ก็นับว่าเป็นเซอร์ไพรส์เล็กๆ แล้วเช่นกัน

อย่างเช่น การตรวจจับได้โดยตรงเป็นครั้งแรกถึงระบบหลุมดำคู่ หรือ ไบนารี แบล็กโฮล ซึ่งโจนาห์ แคนเนอร์ ทีมไลโกจากแคลเทคบอกว่า ไม่เคยมีใคร “เห็น” กันมาก่อน แม้กระทั่งหลุมดำที่มีมวลขนาด 36 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็เป็นเรื่องที่ไม่มีใครเห็นมาก่อนเช่นกัน

ส่วนที่น่าตื่นเต้นที่สุดของการตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงได้ก็คือ ความเป็นไปได้ที่จะใช้วิธีเดียวกันนี้เฝ้ามองและศึกษาจักรวาลในส่วนที่เราไม่เคยพบเห็นกันมาก่อนนั่นเอง