ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2023 ไม่นานหลังจากที่ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) กลับมาเปิดการสังเกตการณ์อีกครั้งเป็นครั้งที่สี่ ก็ตรวจพบ สัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงจากการชน ของวัตถุ ซึ่งน่าจะเป็นดาวนิวตรอน โดยสงสัยว่าหลุมดำมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 2.5 ถึง 4.5 เท่า
สัญญาณนี้เรียกว่า GW230529 น่าสนใจสำหรับนักวิจัย เนื่องจากมวลของหลุมดำที่อาจเป็นไปได้ตกอยู่ภายในสิ่งที่เรียกว่าช่องว่างมวลระหว่างดาวนิวตรอนที่หนักที่สุดที่รู้จัก ซึ่งมีมวลมากกว่า XNUMX เท่าของมวลดวงอาทิตย์เล็กน้อย และหลุมดำที่เบาที่สุดที่รู้จัก ซึ่งมีประมาณ ห้าเท่าของมวลดวงอาทิตย์ แม้ว่าสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถเปิดเผยธรรมชาติที่แท้จริงของวัตถุนี้ได้ แต่การตรวจจับเหตุการณ์ที่คล้ายกันในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกับการระเบิดของแสง อาจถือเป็นกุญแจสำคัญในการตอบคำถามว่าหลุมดำมีน้ำหนักเบาได้อย่างไร
ภาพแสดงการรวมตัวกันและการรวมตัวกันของหลุมดำที่มีช่องว่างมวลต่ำกว่า (พื้นผิวสีเทาเข้ม) กับดาวนิวตรอน (กระแสน้ำเปลี่ยนรูปอย่างมากจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ) ภาพนิ่งจากการจำลองการควบรวมนี้เน้นเฉพาะองค์ประกอบที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าของดาวนิวตรอน ตั้งแต่ 60 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (สีน้ำเงินเข้ม) ถึง 600 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (สีขาว) รูปร่างของมันเน้นย้ำถึงการเสียรูปอย่างรุนแรงของวัสดุความหนาแน่นต่ำของดาวนิวตรอน เครดิตภาพ: Ivan Markin, Tim Dietrich (มหาวิทยาลัยพอทสดัม), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (สถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์แรงโน้มถ่วง
“การค้นพบล่าสุดแสดงให้เห็นถึงความสามารถทางวิทยาศาสตร์ที่น่าประทับใจของเครือข่ายเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งมีความไวมากกว่าการสังเกตการณ์ครั้งที่สามอย่างมีนัยสำคัญ” เจนน์ ดริกเกอร์ส (ปริญญาเอก ปี 15) หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ด้านการตรวจจับที่ LIGO Hanford ในวอชิงตัน กล่าว หนึ่งในสองสิ่งอำนวยความสะดวก ร่วมกับ LIGO Livingston ในรัฐลุยเซียนา ซึ่งประกอบกันเป็นหอดูดาว LIGO
LINK สร้างประวัติศาสตร์ในปี 2015 หลังจากทำการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยตรงในอวกาศเป็นครั้งแรก ตั้งแต่นั้นมา LIGO และเครื่องตรวจจับพันธมิตรในยุโรปอย่าง Virgo ได้ตรวจพบการรวมตัวกันระหว่างหลุมดำเกือบ 100 ครั้ง ไม่กี่รายการระหว่างดาวนิวตรอน รวมถึงการรวมตัวกันระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำ เครื่องตรวจจับของญี่ปุ่น KAGRA เข้าร่วมเครือข่ายคลื่นความโน้มถ่วงในปี 2019 และทีมนักวิทยาศาสตร์ที่วิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องตรวจจับทั้งสามเครื่องร่วมกันนั้นเรียกว่าการทำงานร่วมกันของ LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) หอดูดาว LIGO ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) และคิด สร้าง และดำเนินการโดยคาลเทคและเอ็มไอที
การค้นพบล่าสุดยังบ่งชี้ว่าการชนที่เกี่ยวข้องกับหลุมดำมวลเบาอาจเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่เคยเชื่อกัน
การตรวจจับนี้ถือเป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นครั้งแรกของเราจากการสังเกตการณ์การวิ่งของ LIGO–Virgo–KAGRA ครั้งที่ 4 เผยให้เห็นว่าอาจมีอัตราการชนที่คล้ายกันระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำมวลต่ำมากกว่าที่เราคิดไว้ Jess McIver กล่าว ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย รองโฆษกของ LIGO Scientific Collaboration และอดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Caltech
ก่อนเหตุการณ์ GW230529 ได้มีการระบุวัตถุที่มีช่องว่างมวลที่น่าสนใจอีกชิ้นหนึ่ง โดยงานดังกล่าวจัดขึ้นในเดือนสิงหาคม 2019 โดยมีชื่อเรียกว่า GW190814 ซึ่งเป็น พบวัตถุขนาดกะทัดรัด 2.6 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการชนกันของจักรวาล แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ
หลังจากหยุดพักเพื่อบำรุงรักษาและอัปเกรด การสำรวจครั้งที่ 10 ของเครื่องตรวจจับจะกลับมาดำเนินการอีกครั้งในวันที่ 2024 เมษายน พ.ศ. 2025 และจะดำเนินต่อไปจนถึงเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. XNUMX
เขียนโดย วิทนีย์ คลาวิน
ที่มา: คาลเทค
