ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ໄດ້ຖືກກວດພົບໂດຍກົງເປັນຄັ້ງທໍາອິດໃນປີ 2015 ຫຼັງຈາກຫນຶ່ງສະຕະວັດຂອງການຄາດຄະເນຂອງຕົນໂດຍ Einstein's General Theory of Relativity ໃນປີ 1916. ແຕ່, ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ. ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ-wave Background (GWB) ທີ່ຄິດວ່າຈະມີຢູ່ທົ່ວ ຈັກກະວານ ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ກວດພົບໂດຍກົງມາເຖິງຕອນນັ້ນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າຢູ່ North American Nanohertz Observatory ສໍາລັບ ຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (NANOGrav) ບໍ່ດົນມານີ້ໄດ້ລາຍງານການກວດພົບຂອງສັນຍານຄວາມຖີ່ຕ່ໍາທີ່ອາດຈະເປັນ 'Gravitational-wave Background (GWB)'.
ທິດສະດີທົ່ວໄປຂອງຄວາມສຳພັນທີ່ສະເໜີໂດຍ Einstein ໃນປີ 1916 ຄາດການວ່າ ເຫດການດາວເຄາະໃຫຍ່ເຊັ່ນ supernova ຫຼືການລວມຕົວຂອງ. ຮູ ດຳ ຄວນຜະລິດ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ທີ່ຂະຫຍາຍພັນໂດຍຜ່ານ Universe. ໂລກຄວນຈະຖືກລ້າງດ້ວຍ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ຈາກທຸກທິດທາງຕະຫຼອດເວລາ, ແຕ່ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ສາມາດກວດພົບໄດ້ເພາະວ່າພວກມັນອ່ອນເພຍທີ່ສຸດເມື່ອພວກເຂົາມາຮອດໂລກ. ມັນໃຊ້ເວລາປະມານຫນຶ່ງສະຕະວັດເພື່ອເຮັດໃຫ້ການກວດສອບໂດຍກົງຂອງ ripples gravitational ເມື່ອໃນປີ 2015 ທີມງານ LIGO-Virgo ໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການກວດສອບ. ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ຜະລິດຍ້ອນການລວມຕົວຂອງສອງ ຮູ ດຳ ຕັ້ງຢູ່ຫ່າງຈາກໂລກ 1.3 ຕື້ປີແສງ (1). ນີ້ຍັງຫມາຍຄວາມວ່າ ripples ທີ່ກວດພົບແມ່ນຜູ້ຖືຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບເຫດການ cosmic ທີ່ເກີດຂື້ນປະມານ 1.3 ຕື້ປີກ່ອນ.
ນັບຕັ້ງແຕ່ການກວດພົບຄັ້ງທໍາອິດໃນປີ 2015, ຈໍານວນທີ່ດີຂອງ ຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ຈົນເຖິງວັນທີ. ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງພວກເຂົາແມ່ນຍ້ອນການລວມຕົວຂອງສອງ ຮູ ດຳ, ຈໍານວນຫນ້ອຍແມ່ນເນື່ອງມາຈາກ collision ຂອງສອງດາວ neutron (2). ກວດພົບທັງໝົດ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ມາເຖິງຕອນນັ້ນແມ່ນ episodic, ສາເຫດມາຈາກຄູ່ຄູ່ຂອງ ຮູ ດຳ ຫຼືດາວນິວຕຣອນ ກ້ຽວວຽນ ແລະ ຮວມ ຫຼື ຕຳກັນ (3) ແລະມີຄວາມຖີ່ສູງ, ຄວາມຍາວຄື້ນສັ້ນ (ໃນຂອບເຂດ milliseconds).
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນັບຕັ້ງແຕ່ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຈໍານວນຫຼາຍຂອງແຫຼ່ງຂອງ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ໃນ ຈັກກະວານ ເພາະສະນັ້ນຈໍານວນຫຼາຍ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ຮ່ວມກັນຈາກທົ່ວທັງຫມົດ ຈັກກະວານ ອາດຈະໄດ້ຜ່ານແຜ່ນດິນໂລກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຕະຫຼອດເວລາສ້າງເປັນພື້ນຖານຫຼືສຽງ. ນີ້ຄວນຈະເປັນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແບບສຸ່ມແລະຂອງຄື້ນຂະຫນາດນ້ອຍຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ. ຄາດຄະເນວ່າບາງສ່ວນຂອງມັນອາດມີຕົ້ນກຳເນີດມາຈາກສຽງປັ້ງ. ເອີ້ນວ່າ ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ-wave ຄວາມເປັນມາ (GWB), ນີ້ຍັງບໍ່ໄດ້ຖືກກວດພົບມາເຖິງຕອນນັ້ນ (3).
ແຕ່ພວກເຮົາອາດຈະຕົກຢູ່ໃນຄວາມແຕກແຍກ - ນັກຄົ້ນຄ້ວາຢູ່ອົງການສັງເກດການ Nanohertz ຂອງອາເມລິກາເໜືອ. ຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (NANOGrav) ໄດ້ລາຍງານການກວດພົບສັນຍານຄວາມຖີ່ຕ່ໍາທີ່ສາມາດເປັນ 'Gravitational-wave Background (GWB) (4,5,6).
ບໍ່ເຫມືອນກັບທີມງານ LIGO-virgo ທີ່ກວດພົບ ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ຈາກຄູ່ສ່ວນບຸກຄົນຂອງ ຮູ ດຳ, ທີມງານ NANOGrav ໄດ້ຊອກຫາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ສິ່ງລົບກວນຄ້າຍຄື, 'ປະສົມປະສານ' ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ສ້າງຂຶ້ນໃນໄລຍະເວລາອັນຍາວນານໂດຍນັບບໍ່ຖ້ວນ ຂຸມດຳ ໃນ ຈັກກະວານ. ຈຸດສຸມແມ່ນກ່ຽວກັບ 'ຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ຍາວຫຼາຍ' ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ໃນຕອນທ້າຍອື່ນໆຂອງ 'ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ'.
ບໍ່ຄືກັບແສງ ແລະລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າອື່ນໆ, ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງບໍ່ສາມາດສັງເກດໄດ້ໂດຍກົງດ້ວຍກ້ອງສ່ອງທາງໄກ.
ທີມງານ NANOGrav ເລືອກ ມິລິວິນາທີ pulsars (MSPs) ທີ່ຫມຸນວຽນຢ່າງໄວວາດ້ວຍຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວ. ມີຮູບແບບສະໝໍ່າສະເໝີຂອງແສງທີ່ມາຈາກເຄື່ອງປັ່ນປ່ວນເຫຼົ່ານີ້ ເຊິ່ງຄວນຈະຖືກປ່ຽນແປງໂດຍຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ແນວຄວາມຄິດດັ່ງກ່າວແມ່ນເພື່ອສັງເກດແລະຕິດຕາມກຸ່ມຂອງ pulsars millisecond ທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງສຸດ (MSP) ສໍາລັບການປ່ຽນແປງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນໄລຍະເວລາຂອງການມາຮອດຂອງສັນຍານໃນໂລກດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສ້າງ "Galaxy-sized” ເຄື່ອງກວດຈັບຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງພາຍໃນຕົວເຮົາເອງ galaxy. ທີມງານໄດ້ສ້າງອາເຣກໍານົດເວລາ pulsar ໂດຍການສຶກສາ 47 ຂອງ pulsars ດັ່ງກ່າວ. ຫໍສັງເກດການ Arecibo ແລະກ້ອງສ່ອງທາງໄກທະນາຄານສີຂຽວແມ່ນ ວິທະຍຸ telescopes ໃຊ້ສໍາລັບການວັດແທກ.
ຊຸດຂໍ້ມູນທີ່ໄດ້ຮັບມາເຖິງຕອນນັ້ນປະກອບມີ 47 MSPs ແລະຫຼາຍກວ່າ 12.5 ປີຂອງການສັງເກດການ. ອີງຕາມການນີ້, ມັນບໍ່ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ຢ່າງແນ່ນອນວ່າການກວດພົບໂດຍກົງຂອງ GWB ເຖິງແມ່ນວ່າສັນຍານຄວາມຖີ່ຕ່ໍາທີ່ກວດພົບຫຼາຍຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງນັ້ນ. ບາງທີ, ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປແມ່ນການລວມເອົາ pulsars ເພີ່ມເຕີມໃນອາເລແລະສຶກສາພວກມັນສໍາລັບໄລຍະເວລາທີ່ຍາວນານເພື່ອເພີ່ມຄວາມອ່ອນໄຫວ.
ເພື່ອສຶກສາ ຈັກກະວານ, ວິທະຍາສາດສະເພາະແມ່ນຂຶ້ນກັບລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າເຊັ່ນແສງສະຫວ່າງ, X-ray, ວິທະຍຸ ຄື້ນແລະອື່ນໆ, ບໍ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຢ່າງສິ້ນເຊີງ, ການກວດພົບຂອງຄວາມໂນ້ມຖ່ວງໃນປີ 2015 ໄດ້ເປີດປ່ອງຢ້ຽມໃຫມ່ຂອງໂອກາດໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດໃນການສຶກສາອົງການຊັ້ນສູງແລະຄວາມເຂົ້າໃຈ. ຈັກກະວານ ໂດຍສະເພາະແມ່ນເຫດການຊັ້ນສູງທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນໂດຍນັກດາລາສາດແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ບໍ່ເຫມືອນກັບລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງບໍ່ພົວພັນກັບບັນຫາດັ່ງນັ້ນການເດີນທາງເກືອບບໍ່ມີການຂັດຂວາງການນໍາຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຕົ້ນກໍາເນີດແລະແຫຼ່ງຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍບໍ່ມີການບິດເບືອນໃດໆ.(3)
ການກວດຫາຄວາມເປັນມາຂອງຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (GWB) ຈະຂະຫຍາຍໂອກາດຕື່ມອີກ. ມັນອາດຈະກາຍເປັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະກວດພົບຄື້ນຟອງທີ່ຜະລິດຈາກສຽງປັ້ງໃຫຍ່ເຊິ່ງອາດຈະຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈຕົ້ນກໍາເນີດຂອງ ຈັກກະວານ ໃນທາງທີ່ດີກວ່າ.
***
ເອກະສານ:
- Castelvecchi D. ແລະ Witze A., 2016. ຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງຂອງ Einstein ໄດ້ພົບເຫັນໃນທີ່ສຸດ. ຂ່າວທຳມະຊາດ 11 ກຸມພາ 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361
- Castelvecchi D., 2020. ສິ່ງທີ່ 50 ເຫດການຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງເປີດເຜີຍກ່ຽວກັບຈັກກະວານ. ຂ່າວທຳມະຊາດ ສະບັບວັນທີ 30 ຕຸລາ 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0
- LIGO 2021. ແຫຼ່ງທີ່ມາ ແລະປະເພດຂອງຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources ເຂົ້າໃຊ້ໃນວັນທີ 12 ມັງກອນ 2021.
- NANOGrav Collaboration, 2021. NANOGrav ຊອກຫາ 'ຄຳແນະນຳທຳອິດ' ທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງພື້ນຫຼັງຄື້ນຄວາມຖີ່ຄວາມຖີ່ຕ່ຳ. ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html ເຂົ້າເຖິງໃນວັນທີ 12 ມັງກອນ 2021
- NANOGrav Collaboration 2021. ສະຫຼຸບໂດຍຫຍໍ້ – ການຊອກຫາພື້ນຫຼັງຂອງຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນ 12.5 ປີຂອງຂໍ້ມູນ NANOGrav. ວັນທີ 11 ມັງກອນ 2021. ມີໃຫ້ອອນໄລນ໌ຢູ່ http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf
- Arzoumanian Z., et al 2020. ຊຸດຂໍ້ມູນ NANOGrav 12.5 ປີ: ຊອກຫາພື້ນຫຼັງຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງຂອງ Isotropic Stochastic. The Astrophysical Journal Letters, ສະບັບທີ 905, ຈໍານວນ 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401
***
