ใช้ดาวที่ตายแล้วเพื่อตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง

เดนเวอร์ — กลุ่มดาวที่ตายแล้วจำนวนมากสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องบันทึกสำเร็จรูปสำหรับคลื่นความโน้มถ่วง — ระลอกคลื่นเล็กน้อยในกาลอวกาศที่หากค้นพบจะเป็นความสำเร็จสูงสุดของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ นักดาราศาสตร์เสนอ นักวิจัยได้ใช้จ่ายหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนและมีความยาวหลายกิโลเมตรบนพื้นดิน และเริ่มการทดลองที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นในอวกาศเพื่อตรวจจับซิมโฟนีจักรวาลนี้

การเดินทางที่บิดเบี้ยว คลื่นความโน้มถ่วงทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยว

ใกล้กับดาวฤกษ์ที่เปล่งคลื่นวิทยุที่หมุนอย่างรวดเร็วซึ่งเรียกว่าพัลซาร์มิลลิวินาที (แสดงเป็นหกจุดที่เส้นรอบรูป) การหยุดชะงักดังกล่าวทำให้เวลามาถึงของคลื่นวิทยุที่โลกเปลี่ยนไป (กลาง)

ภาพประกอบ: การทำงานร่วมกันของ NANOGRAV

เทคนิคการค้นหาใหม่จะอาศัยคลื่นวิทยุที่สร้างขึ้นเหมือนเครื่องจักรของพัลซาร์มิลลิวินาทีแทน ซึ่งเป็นเศษซากของดาวฤกษ์มวลมากที่ยุบตัวซึ่งหมุนรอบทุกๆ 10 มิลลิวินาที ความเร็วที่พัลซาร์เหล่านี้หมุนทำให้นักวิจัยสามารถวัดเวลาที่คลื่นมาถึงโลกได้อย่างแม่นยำ

Frederick Jenet จาก University of Texas at Brownsville และ Texas Southmost College ซึ่งเป็นผู้นำเสนอข้อเสนอของทีมในวันที่ 3 พฤษภาคมในการประชุม American Physical Society กล่าวว่าการวัดเวลามาถึงเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อนร่วมงาน Andrea Lommen จาก Franklin & Marshall College ใน Lancaster, Pa. รายงานรายละเอียดเพิ่มเติมเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม

คลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านพัลซาร์จะทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยว 

เปลี่ยนแปลงเวลาที่คลื่นวิทยุมาถึงโลกเล็กน้อย จังหวะแรกจะปรากฏเร็วขึ้นเล็กน้อย จากนั้นหลังจากนั้นเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงของเวลาที่มาถึงจะขึ้นอยู่กับเฟสและทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นความโน้มถ่วง ตลอดจนระยะห่างจากพัลซาร์ด้วย

ในการตรวจจับพื้นหลังทั่วไปของคลื่นความโน้มถ่วง นักดาราศาสตร์จะต้องเฝ้าสังเกตพัลซาร์ 20 มิลลิวินาทีเป็นเวลา 5-10 ปี โดยเวลาที่คลื่นวิทยุมาถึงจะถูกกำหนดด้วยความแม่นยำ 100 นาโนวินาที เจเน็ตประเมิน การบันทึกคลื่นความโน้มถ่วงจากหลุมดำมวลมหาศาลคู่หนึ่งจะต้องอาศัยพัลซาร์ 5 ดวงที่มีเวลามาถึงของคลื่นวิทยุซึ่งมีความแม่นยำสูงกว่า 10 นาโนวินาที เขากล่าวเสริม

“ปัจจุบันเรามีพัลซาร์ประมาณ 20 มิลลิวินาที แต่มีเพียง 5 ดวงเท่านั้นที่สามารถจับเวลาได้อย่างแม่นยำ” เขากล่าว นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องค้นหาพัลซาร์ในหน่วยมิลลิวินาทีเพิ่มเติมเพื่อดำเนินการค้นหาที่เสนอ

เจเน็ทกล่าวว่าเทคนิคพัลซาร์เหมาะที่สุดสำหรับการบันทึกคลื่นความโน้มถ่วงระยะยาว ซึ่งเป็นช่วงหลายเดือนถึงหลายปี เพราะคลื่นเหล่านั้นจะทำให้เกิดความผันผวนมากที่สุดในเวลาที่คลื่นวิทยุมาถึง น่าประหลาดใจที่คลื่นความโน้มถ่วงช่วงยาวนั้นเกิดจากหลุมดำขนาดใหญ่ที่สุดคู่หนึ่ง ซึ่งเป็นสัตว์ร้ายขนาดยักษ์ที่อยู่ใจกลางกาแลคซี

เจเน็ทกล่าวว่าแนวคิดในการใช้พัลซาร์เพื่อค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงมีอายุย้อนไปถึงช่วงปลายทศวรรษที่ 1970 แต่เพิ่งเริ่มค้นหาทั่วโลกเมื่อไม่นานมานี้ “โดยส่วนตัวแล้ว แนวคิดโรแมนติกในการสร้างหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงระดับกาแล็กซีโดยใช้ดวงดาวที่แปลกใหม่เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือนั้นดูน่าสนใจทีเดียว” เขากล่าว

การใช้พัลซาร์เพื่อค้นหาคลื่นความโน้มถ่วง “ไม่ใช่ความคิดที่บ้าๆ บอๆ แต่เป็นการวิจัยที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดี” ทอม ปรินซ์ จากคาลเทคกล่าว ทั้งความไวที่เพิ่มขึ้นของกล้องโทรทรรศน์วิทยุและการค้นพบพัลซาร์ระดับมิลลิวินาทีเพิ่มเติม ได้นำแนวคิดนี้จากสิ่งที่น่าสนใจไปสู่การปฏิบัติ

ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา

สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล

ติดตาม

เจ้าชายเป็นผู้นำความพยายามที่จะปล่อยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เรียกว่า LISA ขึ้นสู่อวกาศในช่วงทศวรรษหน้า LISA ใช้ยานอวกาศสามลำ แต่ละลำมีมวลทดสอบที่ลอยได้อย่างอิสระ เพื่อบันทึกการผ่านของคลื่นความโน้มถ่วง LISA จะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงความถี่สูงที่เกิดจากหลุมดำขนาดเท่าดาวฤกษ์และดาวนิวตรอน ซึ่งวิธีการของพัลซาร์ไม่สามารถทำได้ แต่วิธีการของพัลซาร์สามารถใช้ได้แล้วในขณะนี้ โดยไม่ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ใหม่ เจเน็ทกล่าว

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงขนาดใหญ่หลายเครื่องบนโลก รวมถึงเครื่องตรวจจับ LIGO แฝด ซึ่งเครื่องหนึ่งตั้งอยู่ใกล้เมืองลิฟวิงสตัน รัฐลา และอีกเครื่องที่เมืองแฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน

เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> แทงบอลออนไลน์