นี่เป็นบทความสั้นที่เคยลงในเพจ Darth Prin เอามาลงเพราะเห็นมีคำถามถึงความเร็วของแรงโน้มถ่วงในหว้ากอ เผื่อมีคนถามอีกจะได้ค้นตอบได้ง่ายๆละนะ
ในยุคของนิวตั้น นิวตั้นเคยเชื่อว่าแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นแบบทันที จนกระทั่งไอน์สไตน์พบว่าทุกสิ่งทุกอย่างถูกจำกัดด้วยความเร็วแสง และการส่งผ่านของแรงโน้มถ่วง อย่างดีที่สุด ก็จะส่งผ่านที่ความเร็วแสง สำหรับความเร็วของแรงโน้มถ่วงสำคัญอย่างไร เราลองคิดดูว่า ในกรณีของดวงอาทิตย์ ยัน เควซาร์ หรือระบบสุริยะที่ห่างจากเราไป ถ้าแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นแบบทันทีทันใด เราจะต้องพบการเหลื่อมของผลลัพธ์แรงโน้มถ่วงที่จะสัมผัสได้บนโลก เช่นสมมุติว่า อยู่ดีๆ ดวงอาทิตย์หายไป ถ้าแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นแบบทันทีทันใด โลกจะหลุดจากวงโคจรทันที ก่อนที่ 8 นาทีให้หลัง แสงอาทิตย์จึงจะดับลง
แน่นอนเราไม่สามารถที่จะอยู่ๆทำให้ดวงดาวหรือวัตถุบนฟากฟ้าที่มีขนาดแรงโน้มถ่วงมหาศาลหายไป การวัดความเร็วของแรงโน้มถ่วงครั้งแรกในปี 2002 เราวัดผ่านสมบัติการเบี่ยงเบนของแสงผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส โดยอาศัยจังหวะที่ดาวพฤหัสเคลื่อนบังเควซาร์แล้ววัดการเบี่ยงของแสงผ่านแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสแล้วคำนวณออกมาเป็นความเร็วของแรงโน้มถ่วง[1] ซึ่งการคำนวณลักษณะนี้อาศัยโมเดลในทางฟิสิกส์ทำให้เกิดข้อโต้แย้งกันมากมายว่ามันเป็นการวัดความเร็วของแสงหรือความเร็วของแรงโน้มถ่วงกันแน่
การตรวจวัดที่ชัดเจนเกิดขึ้นในวันที่ 17 สิงหาคม 2017 ในครั้งที่เราทำการวัดคลื่นแรงโน้มถ่วงระหว่างการรวมตัวของดาวนิวตรอนที่โคจรรอบกันที่ความเร็วสูง ซึ่ง พร้อมกับการเกิดการรวมตัว รังสีแกมม่าปริมาณมหาศาลได้ถูกปล่อยออกมา และผลการตรวจวัดคลื่นแรงโน้มถ่วงของ LIGO เกิดขึ้นพร้อมกับการตรวจจับการปล่อยคลื่นรังสีแกมม่าจากการรวมตัว[2] เราจึงได้ข้อสรุปว่า แรงโน้มถ่วงเดินทางมาถึงโลกด้วยความเร็วแสงดังนั้น แรงโน้มถ่วง จึงมีความเร็วเท่าความเร็วแสงด้วยประการนี้นี่เอง
[1]
https://www.aps.org/publications/apsnews/200306/gravity.cfm
[2]
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa920c/pdf
Speed of Gravity ความเร็วของแรงโน้มถ่วง
ในยุคของนิวตั้น นิวตั้นเคยเชื่อว่าแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นแบบทันที จนกระทั่งไอน์สไตน์พบว่าทุกสิ่งทุกอย่างถูกจำกัดด้วยความเร็วแสง และการส่งผ่านของแรงโน้มถ่วง อย่างดีที่สุด ก็จะส่งผ่านที่ความเร็วแสง สำหรับความเร็วของแรงโน้มถ่วงสำคัญอย่างไร เราลองคิดดูว่า ในกรณีของดวงอาทิตย์ ยัน เควซาร์ หรือระบบสุริยะที่ห่างจากเราไป ถ้าแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นแบบทันทีทันใด เราจะต้องพบการเหลื่อมของผลลัพธ์แรงโน้มถ่วงที่จะสัมผัสได้บนโลก เช่นสมมุติว่า อยู่ดีๆ ดวงอาทิตย์หายไป ถ้าแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นแบบทันทีทันใด โลกจะหลุดจากวงโคจรทันที ก่อนที่ 8 นาทีให้หลัง แสงอาทิตย์จึงจะดับลง
แน่นอนเราไม่สามารถที่จะอยู่ๆทำให้ดวงดาวหรือวัตถุบนฟากฟ้าที่มีขนาดแรงโน้มถ่วงมหาศาลหายไป การวัดความเร็วของแรงโน้มถ่วงครั้งแรกในปี 2002 เราวัดผ่านสมบัติการเบี่ยงเบนของแสงผ่านเลนส์แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส โดยอาศัยจังหวะที่ดาวพฤหัสเคลื่อนบังเควซาร์แล้ววัดการเบี่ยงของแสงผ่านแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสแล้วคำนวณออกมาเป็นความเร็วของแรงโน้มถ่วง[1] ซึ่งการคำนวณลักษณะนี้อาศัยโมเดลในทางฟิสิกส์ทำให้เกิดข้อโต้แย้งกันมากมายว่ามันเป็นการวัดความเร็วของแสงหรือความเร็วของแรงโน้มถ่วงกันแน่
การตรวจวัดที่ชัดเจนเกิดขึ้นในวันที่ 17 สิงหาคม 2017 ในครั้งที่เราทำการวัดคลื่นแรงโน้มถ่วงระหว่างการรวมตัวของดาวนิวตรอนที่โคจรรอบกันที่ความเร็วสูง ซึ่ง พร้อมกับการเกิดการรวมตัว รังสีแกมม่าปริมาณมหาศาลได้ถูกปล่อยออกมา และผลการตรวจวัดคลื่นแรงโน้มถ่วงของ LIGO เกิดขึ้นพร้อมกับการตรวจจับการปล่อยคลื่นรังสีแกมม่าจากการรวมตัว[2] เราจึงได้ข้อสรุปว่า แรงโน้มถ่วงเดินทางมาถึงโลกด้วยความเร็วแสงดังนั้น แรงโน้มถ่วง จึงมีความเร็วเท่าความเร็วแสงด้วยประการนี้นี่เอง
[1] https://www.aps.org/publications/apsnews/200306/gravity.cfm
[2] http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa920c/pdf