จักรวาลของเราเต็มไปด้วยเสียงฮัมก้องกังวานทั่วทุกทิศ หากเทียบทั้งจักรวาลเป็นดั่งวงดนตรีซิมโฟนี เราจะได้ยินเสียงประสานทุ้มดังก้องทั่วทั้งฮอลล์การแสดง ซึ่งนี่คือสิ่งที่นักดาราศาสตร์จากนานาประเทศได้ค้นพบ แต่เปลี่ยนจากคลื่นเสียงที่หูเราได้ยินผ่านตัวกลางอากาศ เป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่ยืดหดกาลอวกาศแทน
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ทำนายการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปี 1915 ก่อนมีการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงได้โดยตรงเป็นครั้งแรกในปี 2015 จากอุปกรณ์ของหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง ด้วยหลักการแทรกสอดของแสงเลเซอร์ หรือ LIGO ซึ่งอาศัยการสังเกตความยืด-หดของกาลอวกาศในท่อสุญญากาศยาว 4 กิโลเมตร เมื่อมีคลื่นความโน้มถ่วงเข้ามาปะทะ
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ของ LIGO สามารถตรวจรับสัญญาณในความถี่หลักร้อยเฮิรตซ์เท่านั้น ซึ่งมักมีต้นกำเนิดจากการรวมตัวของหลุมดำมวล 10-100 เท่าของดวงอาทิตย์ ทำให้คณะ International Pulsar Timing Array หรือ IPTA ได้ใช้อุปกรณ์รับสัญญาณระดับจักรวาลอย่าง ‘พัลซาร์’ มาเป็นตัวตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำระดับนาโนเฮิรตซ์แทน
พัลซาร์คือแกนกลางที่หลงเหลือจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ จนกลายเป็นดาวนิวตรอนที่มีคาบหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง พร้อมกับแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นจังหวะตามการหมุนรอบตัวเอง เปรียบดั่งแสงจากประภาคารท่ามกลางท้องทะเลแห่งดวงดาวอันมืดมิด
แสงจากประภาคารอวกาศนี้เองที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำได้สำเร็จ จากการศึกษาช่วงเวลาที่การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของพัลซาร์กว่า 68 แห่ง ด้วยระยะเวลานานกว่า 15 ปี ซึ่งพบหลักฐานสำคัญว่าถูกรบกวนไปจากคาบปกติ ทั้งด้วยปัจจัยของฝุ่นก๊าซในอวกาศ การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุทั้งสอง และจากการยืด-หดของกาลอวกาศจากคลื่นความโน้มถ่วงที่ไปปะทะเข้า
สตีเฟน เทย์เลอร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ด้านคลื่นความโน้มถ่วงของมหาวิทยาลัย Vanderbilt หนึ่งในทีมวิจัยการศึกษางานนี้ ได้เปิดเผยว่าพวกเขามีหลักฐานที่ค่อนข้างน่ามั่นใจว่าต้นเหตุของคลื่นความโน้มถ่วงต่ำพิเศษดังกล่าว “อาจมาจากสองหลุมดำมวลยิ่งยวดที่สุดในทั้งจักรวาล ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึงพันล้านเท่าด้วยกัน”
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสัญญาณที่ตรวจพบได้นั้นมาจากทั่วทุกทิศทาง และอาจมีที่มาจากแหล่งกำเนิดมากถึงล้านแห่งในทั่วเอกภพ ทำให้นักดาราศาสตร์ยังต้องอาศัยการศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อระบุแหล่งที่มาอย่างชัดเจน ลองนึกภาพการพยายามแยกเสียงโน้ตตัวหนึ่งออกจากเสียงของวงดนตรีซิมโฟนีทั้งหมด เพื่อหาว่าเสียงดังกล่าวถูกบรรเลงจากเครื่องดนตรีชนิดใด ที่ตำแหน่งไหนของเวทีการแสดง
แม้นักดาราศาสตร์จะคาดการณ์ถึงการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงเบื้องหลังมาเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้ว แต่การได้ค้นพบจริงๆ ก็ถือเป็นหนึ่งในก้าวสำคัญของการศึกษาจักรวาลขั้นถัดไป ทั้งการทำความเข้าใจหลุมดำมวลยิ่งยวด การควบรวมกันของกาแล็กซีต่างๆ และอาจรวมถึงจุดเริ่มต้นของเอกภพทั้งหมดได้ ที่ยังมีอีกหลากหลายเรื่องราวให้ศึกษาต่อไปอีกในอนาคต
ภาพ: Jurik Peter via ShutterStock
อ้างอิง:
