การค้นพบครั้งสำคัญนี้เป็นการทดสอบทฤษฎีความโน้มถ่วงที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยมีมา และตอกย้ำความเข้าใจของเราเกี่ยวกับหนึ่งในวัตถุที่ลึกลับที่สุดในเอกภพ
การสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงล่าสุดจากการรวมตัวกันของวัตถุอวกาศที่ผิดปกติ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เรียกว่า GW230814 ได้มอบหลักฐานที่ทรงพลังเพื่อยืนยันกฎพื้นที่หลุมดำ (Black Hole Area Law) ของสตีเฟน ฮอว์คิง (Stephen Hawking) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานที่เชื่อมโยงกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กฎนี้กล่าวไว้ว่า พื้นที่ของขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon) ซึ่งเป็นขอบเขตที่ไม่มีสิ่งใดสามารถหลุดพ้นจากหลุมดำได้ จะไม่มีวันลดลง แต่จะเพิ่มขึ้นหรือคงที่อยู่เสมอหลังจากการรวมตัวหรือการดูดซับสสารใด ๆ
ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่วิเคราะห์สัญญาณคลื่นความโน้มถ่วง GW230814 ซึ่งตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) และ Virgo พบว่าเหตุการณ์นี้คือการรวมตัวกันระหว่าง หลุมดำ (Black Hole) และดาวนิวตรอน (Neutron Star) การรวมตัวในลักษณะนี้เป็นกรณีศึกษาที่หาได้ยากและมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นการทดสอบความถูกต้องของกฎพื้นที่หลุมดำภายใต้สภาวะที่รุนแรงอย่างไม่เคยมีมาก่อน
นักวิจัยได้ทำการวัดพื้นที่ของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำก่อนและหลังการรวมตัว การวัดแสดงให้เห็นว่าพื้นที่รวมของวัตถุหลังการชนนั้นมากกว่าพื้นที่ของหลุมดำก่อนการชนอย่างชัดเจน ซึ่งเป็นไปตามที่กฎของฮอว์คิงทำนายไว้ทุกประการ
เหตุการณ์ GW230814 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 สิงหาคม 2023 เป็นการสังเกตการณ์ที่น่าสนใจเป็นพิเศษเพราะเป็นการรวมตัวของวัตถุที่มีมวลแตกต่างกันมาก ทำให้เกิดหลุมดำใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว ทีมวิจัยได้ใช้ข้อมูลคลื่นความโน้มถ่วงที่ละเอียดอ่อนเพื่อคำนวณมวลและสปินของวัตถุที่เข้าร่วมและวัตถุที่เกิดขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้มีความแม่นยำสูง และยืนยันว่าอัตราส่วนพื้นที่ของหลุมดำหลังการรวมตัวเทียบกับพื้นที่ของหลุมดำเริ่มต้นนั้นเป็นไปตามสมการ
การยืนยันกฎพื้นที่หลุมดำของฮอว์คิงด้วยการสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง ถือเป็นหลักหมุดสำคัญของฟิสิกส์ เนื่องจากกฎนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับแนวคิดเรื่อง เอนโทรปี (Entropy) ของหลุมดำ ซึ่งเป็นสะพานเชื่อมระหว่างทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ที่ใช้อธิบายความโน้มถ่วง และกลศาสตร์ควอนตัม ที่ใช้อธิบายโลกของอนุภาคขนาดเล็ก การพิสูจน์ความถูกต้องของกฎนี้ภายใต้สถานการณ์ที่รุนแรงเช่นนี้ เป็นการเพิ่มความมั่นใจในความถูกต้องของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและเป็นการชี้นำไปสู่การทำความเข้าใจฟิสิกส์ควอนตัมความโน้มถ่วง (Quantum Gravity) ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นในอนาคต
ข้อมูลอ้างอิง: Space Daily
- New research with GW230814 upholds Hawking black hole area law
