รางวัลมาอย่างรวดเร็วสำหรับผู้บงการ LIGO การสั่นสะเทือนของจักรวาลอันละเอียดอ่อนที่เกิดจากหลุมดำที่หมุนวนได้ดึงดูดจินตนาการของสาธารณชน – และความคิดของสมาชิกคณะกรรมการรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ด้วย
นักวิทยาศาสตร์สามคนที่วางรากฐานสำหรับการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงโดยตรงครั้งแรกได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ Rainer Weiss จาก MIT และ Kip Thorne และ Barry Barish ทั้งคู่ของ Caltech จะแบ่งปันรางวัลมูลค่า 9 ล้านเหรียญสวีเดน (ประมาณ 1.1 ล้านเหรียญสหรัฐ) โดยครึ่งหนึ่งเป็นของ Weiss และส่วนที่เหลือแบ่งระหว่าง Thorne และ Barish
แม้ว่านักวิจัยมักจะรอการจดจำโนเบลหลายสิบปี
แต่การสังเกตคลื่นโน้มถ่วงนั้นยิ่งใหญ่มากจนนักวิทยาศาสตร์ได้รับเกียรติน้อยกว่าสองปีหลังจากการประกาศการค้นพบ
“การตรวจจับเหล่านี้น่าสนใจมากและทำให้โลกแตก… รอทำไม” Clifford Will แห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาในเกนส์วิลล์ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการค้นพบกล่าว “มันเยี่ยมมาก วิเศษมาก”
Weiss, Thorne และ Barish เป็นผู้บุกเบิก Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory หรือ LIGO เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2016 นักวิทยาศาสตร์ของ LIGO ประกาศว่าพวกเขาได้เห็นคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากหลุมดำที่รวมตัวกัน การตรวจจับครั้งแรกนี้สร้างความตื่นเต้นให้กับนักฟิสิกส์และกลายเป็นหัวข้อข่าวหน้าแรกทั่วโลก
การสังเกตคลื่นโน้มถ่วงของ LIGO ได้ยืนยันโดยตรงถึงการทำนายอายุ 100 ปีของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งการเร่งอย่างรวดเร็วของวัตถุขนาดใหญ่ยืดและบีบกาลอวกาศ ทำให้เกิดระลอกคลื่นที่เคลื่อนออกจากแหล่งกำเนิด ( SN: 3/5/16, p. 22 ).
“ถ้าไอน์สไตน์ยังมีชีวิตอยู่ มันจะวิเศษมากที่จะไปหาเขาและบอกเขาเกี่ยวกับการค้นพบนี้ เขาจะพอใจมาก ฉันแน่ใจ” ไวส์กล่าวระหว่างการแถลงข่าวที่ MIT ไม่กี่ชั่วโมงหลังจากที่เขาได้รับคำประกาศชัยชนะ “แต่แล้วการบอกเขาว่าการค้นพบคืออะไร ว่าเป็นหลุมดำ เขาคงจะรู้สึกงุนงงอย่างยิ่งเพราะเขาไม่เชื่อในหลุมดำนั้น”
ในขณะที่สมาชิกในทีมที่กระตือรือร้นสวมเสื้อยืดธีม LIGO เฉลิมฉลองการค้นพบ ไวส์เน้นว่าการค้นพบนี้เป็นความพยายามของกลุ่ม “ฉันเป็นสัญลักษณ์ของสิ่งนั้น มันไม่ได้อยู่บนไหล่ของฉันทั้งหมดสิ่งนี้” เขากล่าวโดยอ้างถึงการทำงานร่วมกันขนาดใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์ซึ่งงานของเขานำไปสู่การตรวจจับของ LIGO
นักฟิสิกส์คาดการณ์ว่า LIGO จะจุดประกายให้เกิดสาขาดาราศาสตร์ใหม่โดยสิ้นเชิง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สำรวจจักรวาลด้วยความรู้สึกสั่นสะเทือน Carlos Lousto สมาชิกทีม LIGO จากสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ในนิวยอร์กกล่าวว่า “มันจะช่วยให้เราเห็นส่วนต่างๆ ของจักรวาลที่ไม่เคยเปิดเผยแก่เรามาก่อน
ชาติแรกของ LIGO ซึ่งเริ่มรวบรวมข้อมูลอย่างเป็นทางการในปี 2545
และดำเนินไปเป็นช่วง ๆ จนถึงปี 2010 ไม่พบร่องรอยของคลื่นความโน้มถ่วง หลังจากการอัปเกรดเป็นเวลาหลายปี เครื่องตรวจจับแบบเติมหรือที่เรียกว่า Advanced LIGO ได้เริ่มค้นหาระลอกกาลอวกาศในปี 2015 เกือบจะทันทีที่เครื่องตรวจจับถูกเปิดขึ้น แม้กระทั่งก่อนที่การรับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จะเริ่มต้นอย่างเป็นทางการ นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบคลื่นลูกคลื่นเล็กๆ ของ การชนกันของหลุมดำครั้งแรก ระลอกคลื่นเหล่านี้ซึ่งพบเห็นเมื่อวันที่ 14 กันยายน 2015 ได้เดินทางไปยังโลกจากระยะไกล 1.3 พันล้านปีแสง ซึ่งเกิดขึ้นจากหลุมดำขนาดมหึมาสองแห่งที่หมุนวนเข้าด้านในและรวมเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว ( SN: 3/5/16, p. 6 ) .
เครื่องสั่นจากหลุมดำที่มาบรรจบกัน เมื่อแปลงเป็นสัญญาณเสียง ทำให้เกิดเสียงที่เรียกว่า “เจี๊ยบ” ซึ่งชวนให้นึกถึงเสียงร้องของนก รายละเอียดของลายเซ็นนั้นเผยให้เห็นรายละเอียดของการชนกัน “ความงามของซิมโฟนีอยู่ในสิ่งที่คุณสามารถดึงออกมาจากการขยับตัวเล็กๆ หรือเสียงกระดิกบนยอดของคลื่นได้” Thorne กล่าวในการแถลงข่าววันที่ 3 ต.ค. ที่ Caltech
นับตั้งแต่การตรวจจับครั้งแรกนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นการชนกันของหลุมดำอีกสามครั้ง และระลอกคลื่นความโน้มถ่วงเพิ่มเติมอาจอยู่ในกระเป๋าแล้ว: มีข่าวลือว่านักวิทยาศาสตร์ของ LIGO ได้ตรวจพบการชนกันของดาวนิวตรอน ( SN Online: 8/25/17 ) อันที่จริง Weiss แกล้งประกาศที่จะเปิดตัวในวันที่ 16 ตุลาคม
ผลงานทางวิศวกรรมที่น่าประหลาดใจ LIGO ประกอบด้วยเครื่องตรวจจับรูปตัว L ขนาดใหญ่สองตัวที่ทอดยาวข้ามภูมิประเทศที่เป็นป่าของ Livingston, La. และทะเลทรายของ Hanford, Wash เครื่องตรวจจับแต่ละเครื่องมีอาวุธยาว 4 กิโลเมตรสองตัวซึ่งแสงเลเซอร์จะสะท้อน ไปมาระหว่างกระจก
คลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านเครื่องตรวจจับจะเหยียดแขนข้างหนึ่งในขณะที่อีกข้างสั้นลง LIGO เปรียบเทียบขนาดของแขนโดยใช้แสงเลเซอร์เพื่อวัดความแตกต่างของความยาวจากเศษเสี้ยวเล็กๆ ของขนาดโปรตอน คลื่นความโน้มถ่วงควรสร้างสัญญาณในเครื่องตรวจจับที่อยู่ห่างไกลทั้งสองเครื่องเกือบจะพร้อมกัน ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์แยกแยะสัญญาณปลอมที่อาจเกิดจากเหตุการณ์ที่ธรรมดาๆ เหมือนกับรถบรรทุกที่วิ่งไปมาในบริเวณใกล้เคียง
