MIT พัฒนาเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงรุ่นใหม่ เพื่อศึกษาเอกภพยุคแรก

สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) เผยแผนการสร้างเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational-wave detector) รุ่นใหม่ชื่อคอสมิก เอกซ์พลอเรอร์ (Cosmic Explorer) ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อรับระลอกคลื่นในอวกาศจากเอกภพในยุคแรก ๆ

MIT ระบุว่าเป้าหมายจะรวมถึงการตรวจจับคลื่นจากแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงอย่างการควบรวมของดาวนิวตรอนกับหลุมดำที่เกิดขึ้นในทุก ๆ 2-3 วันด้วย 

โครงการนี้จะมุ่งเน้นไปที่การออกแบบและการสร้างหอสังเกตการณ์คลื่นแรงโน้มถ่วงที่สามารถตรวจจับได้ละเอียดมากยิ่งขึ้น โดยมีเป้าหมายที่จะนำเครื่องรุ่นใหม่นี้มาใช้งานแทนเครื่องรุ่นเก่าที่มีอยู่แล้ว อย่างหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเลเซอร์อินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory: LIGO)

แมทธิว อีแวนส์ (Matthew Evans) ผู้อำนวยการบริหารของ Cosmic Explorer และเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ MIT บอกความแตกต่างระหว่างเครื่องตรวจจับแบบเก่าและแบบใหม่ ต่างกันที่ขนาด โดยเครื่องตรวจจับ LIGO มีแขนแต่ละแขนยาว 4 กิโลเมตร ในขณะที่แต่ละแขนของ Cosmic Explorer จะยาวประมาณ 40 กิโลเมตร ซึ่งสัญญาณที่เราได้รับจากคลื่นความโน้มถ่วงนั้น แปรผันตามขนาดของเครื่องตรวจจับ นั่นหมายความว่า Cosmic Explorer สามารถรับสัญญาณคลื่นได้ดีกว่านั่นเอง  

“ใหญ่กว่าจึงดีกว่า แต่จะเป็นแบบนั้นจนถึงจุดหนึ่งเท่านั้น หลังจากนั้นมันจะมีจุดที่เราต้องพิจารณาเรื่องผลประโยชน์ที่ลดลงในแง่ของผลงานทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ยังมีปัญหาในเรื่องพื้นที่ตั้งหอสังเกตการณ์ เมื่อมีขนาดใหญ่เกินไปความโค้งของโลกจะเริ่มเป็นปัญหา เนื่องจากลำแสงของเครื่องต้องเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง และมันเป็นไปได้น้อยมากที่จะทำแบบนั้นบนพื้นผิวโค้งของโลก”

แผนการเกี่ยวกับ Cosmic Explorer คาดว่าจะเสร็จสิ้นในช่วงกลางทศวรรษ 2030 ซึ่งนักวิจัยตั้งเป้าที่จะสังเกตแหล่งกำเนิดต่าง ๆ เช่น หลุมดำ และการชนกันของดาวนิวตรอนที่อยู่ไกลมาก และศึกษาเอกภพเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ต่างจาก LIGO ที่สามารถศึกษาย้อนเวลากลับไปได้ถึงแค่ 1,500 ล้านปี

อีแวนส์ ชี้ว่าอันที่จริง LIGO ก็ถือว่าศึกษาได้เยอะมาก หากเทียบกับอายุของจักรวาลที่มีอายุประมาณ 13,000 - 14,000 ล้านปี “แต่นั่นหมายถึงว่าทำให้เราไม่สามารถศึกษาช่วงเวลาที่สำคัญของจักรวาลได้คือ ‘คอสมิก นูน (Cosmic Noon)’ ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ดวงดาวต่าง ๆ ในจักรวาลกำลังก่อตัว”

Cosmic Noon คือช่วงเวลาหลังจากที่จักรวาลก่อตัวประมาณ 3,000 ล้านปี หากสามารถศึกษาช่วงเวลาช่วงนั้นของจักรวาลได้ เราก็จะได้ข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับการก่อตัวของหลุมดำและดาวนิวตรอน ซึ่งนั่นจะนำไปสู่การให้คำตอบเกี่ยวกับต้นกำเนิดภายในระบบดวงดาวในจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาลของเราได้เช่นกัน

ที่มาข้อมูล Interestingengineering, Cosmicexplorer

ที่มารูปภาพ Interestingengineering