ไขปริศนาการชนกันของหลุมดำยืนยันคำทำนายของไอน์สไตน์และฮอว์คิง

การค้นพบครั้งนี้ไม่ใช่การตรวจพบเหตุการณ์ใหม่ แต่เป็นการนำข้อมูลเก่าของ GW250114 มาวิเคราะห์ซ้ำอีกครั้ง ด้วยเครื่องมือ LIGO-Virgo-KAGRA ที่ได้รับการปรับปรุงให้มีความละเอียดสูงขึ้นกว่าช่วงแรก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันทฤษฎีของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (ทฤษฎีสัมพัทธภาพ) ในปี 1915 และ สตีเฟน ฮอว์คิง (ทฤษฎีบทพื้นที่ผิว) ในปี 1971 ได้อย่างชัดเจนและแม่นยำกว่าการวิเคราะห์เมื่อสิบปีก่อน

แผนภูมิแสดงการค้นพบที่เกิดขึ้นจากเครือข่าย LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) นับตั้งแต่ที่ LIGO ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงที่แผ่ออกมาจากหลุมดำสองแห่งที่กำลังชนกันเป็นครั้งแรกในปี 2015

หลักฐานจากการสังเกตการณ์

การชนกันของหลุมดำ GW250114 เกิดจากหลุมดำสองหลุมซึ่งอยู่ห่างออกไปกว่า 1 พันล้านปีแสง แต่ละหลุมมีมวลราว 30-35 เท่าของดวงอาทิตย์ เมื่อพวกมันชนกันจึงก่อให้เกิดหลุมดำใหม่ที่มีมวลประมาณ 63 เท่าของดวงอาทิตย์ และหมุนด้วยความเร็วสูงถึง 100 รอบต่อวินาที ข้อมูลที่ได้ครั้งนี้มีความแม่นยำมากกว่าการตรวจจับครั้งแรกเมื่อปี 2015 ถึงสามเท่า

การยืนยันทฤษฎีสำคัญเพิ่มเติม

1. ทฤษฎีของรอย เคอร์ ในปี 1963 ระบุไว้ว่า ไม่ว่าหลุมดำจะมีความซับซ้อนแค่ไหน ก็สามารถบรรยายตัวมันได้ด้วยตัวเลขเพียงสองค่าเท่านั้น จึงเป็นรากฐานสำคัญของแบบจำลองหลุมดำในจักรวาลวิทยา การวิเคราะห์ GW250114 ยืนยันว่า หลุมดำที่เกิดขึ้นใหม่สอดคล้องกับแบบจำลองนี้ทุกประการ

2. ทฤษฎีบทพื้นที่ผิวของฮอว์คิง ในปี 1971 ทฤษฎีนี้คล้ายกับ “กฎเอนโทรปี” ของจักรวาล ที่บอกว่าความไร้ระเบียบจะไม่ลดลง หลุมดำเมื่อรวมกันก็ต้องมีพื้นที่ผิวมากขึ้นเช่นเดียวกัน ข้อมูลใหม่จาก LIGO-Virgo-KAGRA แสดงชัดว่า หลังการชนกัน พื้นที่ผิวรวมมีค่ามากกว่าหลุมดำเดิม ซึ่งตอกย้ำทฤษฎีนี้อย่างแม่นยำ

นักวิทยาศาสตร์เปรียบปรากฏการณ์นี้เหมือน เสียงระฆัง ที่ดังขึ้นหลังการชนกัน โดยคลื่นความโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็น “เสียงกริ่ง” ที่บอกข้อมูลเกี่ยวกับมวลและโครงสร้างของหลุมดำ

ผลกระทบทางวิทยาศาสตร์

การตรวจจับการชนกันของหลุมดำ GW250114 ถือเป็นก้าวสำคัญของ “ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง” และเปิดทางให้ทดสอบกฎพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงด้วยความละเอียดที่ไม่เคยเป็นไปได้มาก่อน ขณะเดียวกันยังช่วยยืนยันว่า หลุมดำไม่เพียงสามารถชนและรวมตัวได้จริง แต่ยังเป็นไปตามสมการของไอน์สไตน์อย่างน่าทึ่ง

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการสังเกตการณ์ต่อจากนี้ โดยใช้หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (LIGO), Virgo และ KAGRA ที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง จะช่วยตรวจสอบความเข้าใจของมนุษยชาติเรื่องกาลอวกาศและแรงโน้มถ่วงได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น