พบคลื่นขนาดเล็กจากการรวมตัวกันของหลุมดำอีกแห่ง บาคาร่า เป็นครั้งที่สองที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นระลอกคลื่นที่เข้าใจยากซึ่งสั่นสะเทือนโครงสร้างของอวกาศ การสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงครั้งใหม่ ประกาศโดยนักวิทยาศาสตร์ด้วย Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO ติดตามการตรวจจับครั้งแรกของพวกเขา รายงานเมื่อต้นปีนี้ ( SN: 3/5/16, p. 6 ) การตรวจจับครั้งที่สองจะเปิดหน้าต่างใหม่เพื่อสังเกตจักรวาล
นักดาราศาสตร์ สกอตต์ แรนซัม จากหอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ ในเมืองชาร์ลอตส์วิลล์ รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวว่า “ยุคของดาราศาสตร์คลื่นโน้มถ่วงกำลังมาถึงแล้ว” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับ LIGO กล่าว “ตอนนี้มีสองแล้ว คุณไม่สามารถไปไหนมาไหนได้อีกแล้ว”
เครื่องสั่นของจักรวาลทั้งสองชุดถูกสร้างขึ้นในการชนกันของหลุมดำอย่างหายนะ
แต่การสังเกตล่าสุดระบุว่าหลุมดำคู่ที่รวมเข้าด้วยกันนั้นเป็นกระจุกที่แตกต่างกัน — หลุมดำที่ตรวจพบใหม่นั้นเล็กกว่าหลุมดำคู่แรกมาก และคราวนี้ นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าหนึ่งในคู่หมุนเหมือนยอด
Gabriela González โฆษกของ LIGO แห่งมหาวิทยาลัยรัฐลุยเซียนาในแบตันรูชกล่าวว่า “สิ่งที่สำคัญที่สุดคือมันเป็นอันที่สอง” “แต่สิ่งสำคัญคือมันแตกต่างออกไป เพราะมันแสดงให้เห็นว่ามีระบบหลุมดำสเปกตรัมอยู่”
หลุมดำสองหลุมในการตรวจจับครั้งล่าสุดมีมวลประมาณ 8 และ 14 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1.4 พันล้านปีแสง นักวิทยาศาสตร์ประเมิน เมื่อทั้งคู่หลอมรวมเข้าด้วยกัน พวกมันก็เกิดหลุมดำป่องหนึ่งหลุมซึ่งมีมวล 21 เท่าของดวงอาทิตย์ มวลของดวงอาทิตย์หนึ่งดวงถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานและพัดพาไปโดยคลื่นความโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์ของ LIGO ประกาศ เมื่อวันที่ 15 มิถุนายนที่ซานดิเอโก ระหว่างการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน
David Reitze กรรมการบริหารห้องปฏิบัติการ LIGO กล่าวว่า “ดาราศาสตร์โน้มถ่วงมีจริง” “อนาคตจะเต็มไปด้วยการควบรวมกิจการหลุมดำไบนารีสำหรับ LIGO”
บทความอธิบายการค้นพบนี้เผยแพร่ทางออนไลน์วันที่ 15 มิถุนายนในPhysical Review Letters
ขณะที่หลุมดำทั้งสองหมุนวนรอบกันและกันและชนเข้าด้วยกัน พวกมันก็ทำให้เกิดคลื่นจักรวาลที่ขยายและบีบพื้นที่
ตามที่คาดการณ์โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ คลื่นเหล่านี้แผ่ขยายไปทั่วทั้งจักรวาล โดยไปถึงเครื่องตรวจจับคู่ของ LIGO ในเมืองแฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน และลิฟวิงสตัน รัฐลา เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม 2015
เครื่องตรวจจับ LIGO รูปตัว L แต่ละตัวจะตรวจจับการยืดและการบีบของพื้นที่เล็กๆ น้อยๆ บนแขนทั้งสองข้างที่มีระยะทาง 4 กิโลเมตร เมื่อคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนผ่าน แขนข้างหนึ่งจะยาวขึ้นและอีกข้างหนึ่งจะสั้นลง แสงเลเซอร์ที่สะท้อนไปมาในแขนทำหน้าที่เป็นแท่งวัดที่ไวต่อแสงซึ่งสามารถรับการเปลี่ยนแปลงความยาวเล็กน้อยเหล่านั้นได้ ( SN: 3/5/16, หน้า 22 ) เมื่อคลื่นความโน้มถ่วงส่งเสียงก้องไปทั่วพื้นโลกในเดือนธันวาคม พวกมันยืดและบีบแขนด้วยความกว้างน้อยกว่าหนึ่งพันของโปรตอน “นั่นเล็กมาก” กอนซาเลซกล่าว “นั่นก็เหมือนกับการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ด้วยเสี้ยวหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางอะตอม” ความเบี่ยงเบนเล็กๆ น้อยๆ นี้ ซึ่งปรากฏในเครื่องตรวจจับทั้งสองเครื่องเกือบจะพร้อมกัน ก็เพียงพอแล้วที่จะแยกแยะระลอกคลื่นปากโป้ง
เมื่อเทียบกับการรวมตัวของหลุมดำที่ตรวจพบก่อนหน้านี้ของ LIGO เหตุการณ์นี้ถือเป็นการขจัดฝุ่นเพียงเล็กน้อย หลุมดำเหล่านี้มีขนาดน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของหลุมดำในการควบรวมกิจการครั้งแรก (30 และ 35 มวลสุริยะตามการประมาณการที่ปรับปรุงล่าสุด ) และสัญญาณของการรวมตัวของพวกมันนั้นบอบบางกว่า โดยซ่อนตัวอยู่ใต้ข้อมูลที่ยุ่งเหยิงวุ่นวายซึ่งเป็นผลมาจากความผันผวนแบบสุ่มหรือสัญญาณที่ไม่ต้องการจากสิ่งแวดล้อม
การตรวจจับครั้งแรกทำให้นักวิทยาศาสตร์ตกตะลึง เนื่องจากมีหลุมดำจำนวนมากที่น่าประหลาดใจและสัญญาณมหาศาลที่ส่งสัญญาณคลื่นโน้มถ่วงของพวกมันที่เหลืออยู่ในข้อมูล แต่การควบรวมกิจการของหลุมดำครั้งใหม่นั้นสอดคล้องกับความคาดหวังมากกว่า
นักฟิสิกส์ Emanuele Berti จากมหาวิทยาลัยมิสซิสซิปปี้ในอ็อกซ์ฟอร์ดกล่าวว่า “นี่เป็นอาหารที่สะดวกสบาย” ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับ LIGO กล่าว “ถ้าคุณถามฉันก่อนการตรวจจับครั้งแรก ฉันพนันได้เลยว่านี่จะเป็นหลุมดำไบนารีชนิดแรกที่จะถูกสังเกต ไม่ใช่สัตว์ประหลาดที่เราเห็น”
มีข้อสงสัยเล็กน้อยว่าสัญญาณนั้นเป็นของจริงหรือไม่ การเตือนที่ผิดพลาดของขนาดนี้ควรเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวใน 200,000 ปี นักฟิสิกส์ Clifford Will จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาในเกนส์วิลล์กล่าวว่า “มันน่าตื่นเต้นมาก “ดูเหมือนการค้นพบที่แข็งแกร่งมาก”
นักวิทยาศาสตร์พบว่าหนึ่งในสองหลุมดำที่รวมตัวกันกำลังหมุนอยู่ มันหมุนด้วยความเร็วอย่างน้อย 20 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ การใช้คลื่นโน้มถ่วงเพื่อศึกษาว่าหลุมดำหมุนวนคู่กันอย่างไรสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าก่อตัวอย่างไร บาคาร่า / ลายสัก
