เพราะ ความโน้มถ่วงไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นและหายไปได้ในทันทีทันใด มันมีความเร็วเท่ากับแสง สิ่งนี้พิสูจน์วัดเป็นประจักษ์แล้วด้วยเครื่องวัดคลื่นความโน้มถ่วง LIGO ประกอบกับที่จักรวาลนั้นมีการขยายตัวที่เร็วกว่าความเร็วแสง มันเท่ากับว่า ข้อมูลความโน้มถ่วงตั้งแต่เริ่มต้นของบิ๊กแบงนั้นมีถูกเก็บไว้ที่พื้นหลังของจักรวาล ข้อมูลความโน้มถ่วงนี้ได้แก่ คลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน หลุมดำ ไปจนถึงการวนและโคจรของกาแลคซี่ คลื่นความโน้มถ่วงยังเกิดได้จากการไหลหรือเคลื่อนไหวของโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล ประวัติศาสตร์ต่างๆของจักรวาลนี้ สามารถแกะออกมาได้จาก ความโน้มถ่วงที่เราตรวจวัดที่เราเรียกกันว่า Gravitational Wave Background (GWB)
ตัว GWB ที่ว่านี้ จะฟังดูคล้ายคลึงกับสิ่งที่เรียกว่า Cosmic Microwave Background (CMB) ซึ่ง แสงจากช่วงเริ่มต้นของบิ๊กแบง กว่าจะมาถึงเรามันก็ถูกยืดออกด้วยการขยายตัวของจักรวาลจนคลื่นแสงมีความถี่เพียงคลื่นไมโครเวฟ Gravitational Wave Background ก็เช่นกัน คลื่น GWB ยุคต้นกัปกว่าจะมาถึงเรามันก็ยืดจนเป็นคลื่นที่มีความถี่ต่ำมากๆ สำหรับคลื่น GWB นี้ เราสามารถตรวจวัดได้ด้วยการศึกษาแสงที่ถูกบิดเบี้ยวด้วยคลื่นความโน้มถ่วง แต่ไอ้การที่เราจะไปสร้างแผงเครื่องตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศจนถ่ายออกมาเป็นภาพได้นี่มันก็คงจะสิ้นเปลืองไปมาก นักวิทยาศาสตร์มีวิธีการใช้ปรากฎการณ์ธรรมชาติของสิ่งที่เรียกว่า พัลซาร์ (Pulsar) ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีการหมุนอย่างรวดเร็วและปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงออกมาในลักษณะเป็นคาบ (Pulse) คลื่นแสงจากพัลซาร์จะเกิดการเหลื่อมของความถี่คลื่นเมื่อมีการเคลื่อนไหวผ่านคลื่นความโน้มถ่วง และเมื่อเรามีแผนที่ตำแหน่งของพัลซาร์ รวมไปถึงคาบความถี่ต่างๆในกาแลคซี่ของเรา เราอาศัยการตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากพัลซาร์เมื่อถูกคลื่นความโน้มถ่วงที่ขนาด 7 และ 21 nHz และถอดออกมาสร้างเป็นภาพแผนที่ความโน้มถ่วง สำหรับบทความนี้ เป็นผลงานของ MeerKAT Pulsar Timing Array ที่ตรวจวัดออกมาเป็น GWB และตีพิมพ์งานวิจัยออกมาเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2567 ที่ผ่านมานี้เอง
อนึ่ง หน่วย nHz อ่านว่า นาโนเฮิร์ซ หรือ 1 ใน พันล้านของวินาที ความถี่นี้ต่ำมากเพราะเราจะวัดความถี่ของแรงโน้มถ่วงจากช่วงต้นของบิ๊กแบง ที่โดน red shift จากการขยายตัวของจักรวาลทำให้ความถี่ต่ำลงมามากๆ
อสอง ในแง่ของการใช้งานนี้ MeerKAT Pulsar Timing Array ถ้าเราถือว่า พัลซาร์ ที่เราตรวจวัดนี้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือ (เพราะเราก็ใช้มันตรวจวัดจริงๆในฐานะแหล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) เราก็อาจถือว่า นี่เป็นเครื่องตรวจวัดที่มีขนาดใหญ่ระดับกาแลคซี่ได้ทีเดียวนะเออ
สำหรับข้อมูลจาก GWB นี้ มันจะมีข้อมูลเพิ่มเติมที่หาไม่ได้ในการวัด CMB เพราะ CMB เป็นภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มันจะไม่มีข้อมูลของมวล ของ Dark matter หรือหลุมดำที่ไม่มีการหมุนอย่างรวดเร็ว แต่ตัว GMB เป็นการวัดที่มวล มันจะมีข้อมูลของมวลที่มีการเคลื่อนไหว แต่จะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของอุณหภูมิและพลังงานในจักรวาล การมีข้อมูลทั้งสองส่วน จากการวัดคลื่นแรงโน้มถ่วง กับ คลื่นไมโครเวฟพื้นหลัง เราจะได้ภาพและกลไกของการเกิดและวิวัฒนาการของจักรวาลที่สมบูรณ์
อ่านงานวิจัยได้ที่
https://academic.oup.com/mnras/article/536/2/1501/7912549
วิทยาศาสตร์ของ คลื่นแรงโน้มถ่วงพื้นหลังของจักรวาล
ตัว GWB ที่ว่านี้ จะฟังดูคล้ายคลึงกับสิ่งที่เรียกว่า Cosmic Microwave Background (CMB) ซึ่ง แสงจากช่วงเริ่มต้นของบิ๊กแบง กว่าจะมาถึงเรามันก็ถูกยืดออกด้วยการขยายตัวของจักรวาลจนคลื่นแสงมีความถี่เพียงคลื่นไมโครเวฟ Gravitational Wave Background ก็เช่นกัน คลื่น GWB ยุคต้นกัปกว่าจะมาถึงเรามันก็ยืดจนเป็นคลื่นที่มีความถี่ต่ำมากๆ สำหรับคลื่น GWB นี้ เราสามารถตรวจวัดได้ด้วยการศึกษาแสงที่ถูกบิดเบี้ยวด้วยคลื่นความโน้มถ่วง แต่ไอ้การที่เราจะไปสร้างแผงเครื่องตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศจนถ่ายออกมาเป็นภาพได้นี่มันก็คงจะสิ้นเปลืองไปมาก นักวิทยาศาสตร์มีวิธีการใช้ปรากฎการณ์ธรรมชาติของสิ่งที่เรียกว่า พัลซาร์ (Pulsar) ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีการหมุนอย่างรวดเร็วและปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงออกมาในลักษณะเป็นคาบ (Pulse) คลื่นแสงจากพัลซาร์จะเกิดการเหลื่อมของความถี่คลื่นเมื่อมีการเคลื่อนไหวผ่านคลื่นความโน้มถ่วง และเมื่อเรามีแผนที่ตำแหน่งของพัลซาร์ รวมไปถึงคาบความถี่ต่างๆในกาแลคซี่ของเรา เราอาศัยการตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากพัลซาร์เมื่อถูกคลื่นความโน้มถ่วงที่ขนาด 7 และ 21 nHz และถอดออกมาสร้างเป็นภาพแผนที่ความโน้มถ่วง สำหรับบทความนี้ เป็นผลงานของ MeerKAT Pulsar Timing Array ที่ตรวจวัดออกมาเป็น GWB และตีพิมพ์งานวิจัยออกมาเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2567 ที่ผ่านมานี้เอง
อนึ่ง หน่วย nHz อ่านว่า นาโนเฮิร์ซ หรือ 1 ใน พันล้านของวินาที ความถี่นี้ต่ำมากเพราะเราจะวัดความถี่ของแรงโน้มถ่วงจากช่วงต้นของบิ๊กแบง ที่โดน red shift จากการขยายตัวของจักรวาลทำให้ความถี่ต่ำลงมามากๆ
อสอง ในแง่ของการใช้งานนี้ MeerKAT Pulsar Timing Array ถ้าเราถือว่า พัลซาร์ ที่เราตรวจวัดนี้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือ (เพราะเราก็ใช้มันตรวจวัดจริงๆในฐานะแหล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) เราก็อาจถือว่า นี่เป็นเครื่องตรวจวัดที่มีขนาดใหญ่ระดับกาแลคซี่ได้ทีเดียวนะเออ
สำหรับข้อมูลจาก GWB นี้ มันจะมีข้อมูลเพิ่มเติมที่หาไม่ได้ในการวัด CMB เพราะ CMB เป็นภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มันจะไม่มีข้อมูลของมวล ของ Dark matter หรือหลุมดำที่ไม่มีการหมุนอย่างรวดเร็ว แต่ตัว GMB เป็นการวัดที่มวล มันจะมีข้อมูลของมวลที่มีการเคลื่อนไหว แต่จะไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของอุณหภูมิและพลังงานในจักรวาล การมีข้อมูลทั้งสองส่วน จากการวัดคลื่นแรงโน้มถ่วง กับ คลื่นไมโครเวฟพื้นหลัง เราจะได้ภาพและกลไกของการเกิดและวิวัฒนาการของจักรวาลที่สมบูรณ์
อ่านงานวิจัยได้ที่
https://academic.oup.com/mnras/article/536/2/1501/7912549