การค้นพบทางดาราศาสตร์แบบหลายจุดเป็นสิ่งที่ค้นพบกับจักรวาลได้อย่างไร

นักดาราศาสตร์มีปีลูกระเบิดใหญ่

นอกเหนือจากการติดตามแหล่งนิวตริโนของจักรวาลพวกเขายังตรวจพบการรวมตัวของดาวนิวตรอนขนาดสองเมืองซึ่งแต่ละดวงมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์

การค้นพบนี้ได้รับการประกาศให้เป็นหลักฐานว่า "ยุคใหม่ของดาราศาสตร์แบบ multimessenger" มาถึงแล้ว

แต่ดาราศาสตร์หลายจุดคืออะไร?

ในชีวิตประจำวันของเราเราตีความโลกรอบตัวเราโดยใช้สัญญาณต่าง ๆ เช่นคลื่นเสียงแสง (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง) และแรงดันผิวหนัง แต่ละสัญญาณเหล่านี้อาจถูกส่งโดย "ผู้ส่งสาร" ที่แตกต่างกันผู้ส่งสารใหม่นำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้ง ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงยินดีต้อนรับผู้ส่งสารชุดใหม่เข้าสู่วิทยาศาสตร์ของพวกเขาอย่างกระตือรือร้น

ผู้ส่งสารหลายคน

สำหรับประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ส่วนใหญ่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาสัญญาณที่ส่งโดยผู้ส่งสารหนึ่งคนคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นเหล่านี้ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านอวกาศและเวลาอธิบายโดยความยาวคลื่นหรือปริมาณพลังงานที่พบในอนุภาคของพวกมันคือโฟตอน

คลื่นวิทยุมีโฟตอนที่มีปริมาณพลังงานต่ำที่สุดและมีความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดรองลงมาคือแสงอินฟราเรดและแสงที่ระดับพลังงานปานกลางและความยาวคลื่น รังสีเอกซ์และรังสีแกมม่ามีความยาวคลื่นสั้นที่สุดและพลังงานสูงสุด

แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ศึกษาผู้ส่งสารคนอื่นเช่นกัน:

• รังสีคอสมิก: อนุภาคอะตอมที่มีประจุและนิวเคลียสที่พุ่งเข้าใกล้ความเร็วแสง
• Neutrinos: อนุภาคที่ไม่มีประจุซึ่งมองเห็นว่าเอกภพส่วนใหญ่โปร่งใส
• คลื่นความโน้มถ่วง: ริ้วรอยในโครงสร้างของพื้นที่และเวลา

และในขณะที่บางสาขาดาราศาสตร์ได้สำรวจผู้สื่อสารเหล่านี้มาหลายปีนักดาราศาสตร์เพิ่งสังเกตเหตุการณ์จากทางช้างเผือกเมื่อไม่นานมานี้พร้อมกับผู้ส่งสารมากกว่าหนึ่งคนในเวลาเดียวกัน ในเวลาเพียงไม่กี่เดือนจำนวนแหล่งที่นักดาราศาสตร์สามารถรวมสัญญาณจากผู้ส่งสารที่แตกต่างกันสองเท่า

เหมือนเดินเล่นบนชายหาด

ดาราศาสตร์หลายคนเป็นวิวัฒนาการตามธรรมชาติของดาราศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อรวบรวมภาพที่สมบูรณ์ของวัตถุที่พวกเขาศึกษาและจับคู่ทฤษฎีที่พวกเขาพัฒนาด้วยการสังเกตของพวกเขา

นักดาราศาสตร์ได้รวมโฟตอนความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของโฟตอนเข้าด้วยกันเพื่อไขปริศนาบางส่วนของจักรวาล ตัวอย่างเช่นการรวมกันของข้อมูลวิทยุและออพติคอลมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าทางช้างเผือกเป็นกาแลคซีกังหันในปี 1951

และดาราศาสตร์ยังคงเปิดเผยผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับจักรวาลของเราโดยใช้โฟตอนเพียงคนเดียว ดังนั้นหากดาราศาสตร์หลายตัวเป็นเพียงขั้นตอนวิวัฒนาการของประวัติศาสตร์แห่งความสำเร็จอย่างไม่น่าเชื่อนั่นหมายความว่ามันเป็นเพียงคำศัพท์ใหม่หรือไม่?

เราไม่คิดอย่างนั้น

ลองนึกภาพคุณกำลังเดินไปตามชายหาดทะเล คุณกำลังเพลิดเพลินกับการชมพระอาทิตย์ตกที่เหลือเชื่อได้ยินเสียงคลื่นกลิ้งรู้สึกทรายใต้ฝ่าเท้าของคุณและสูดกลิ่นเค็มของอากาศ ประสาทสัมผัสรวมของคุณก่อให้เกิดประสบการณ์ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ด้วยดาราศาสตร์แบบผู้ใช้หลายคนเราหวังว่าจะเรียนรู้เพิ่มเติมจากจักรวาลโดยการรวมผู้สื่อสารหลายคนเข้าด้วยกันเมื่อเรารวมการได้ยินการได้ยินการสัมผัสและกลิ่น

แต่มันไม่ใช่การปิคนิคเสมอไป

วัฒนธรรมของนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์อนุภาคเป็นตัวแทนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกัน ในวิชาดาราศาสตร์หลายวัฒนธรรมวัฒนธรรมเหล่านี้ชนกัน

ดาราศาสตร์เป็นสนามสังเกตการณ์ไม่ใช่การทดลอง เราศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา (ดาราศาสตร์ในช่วงเวลา) ซึ่งหมายความว่าเรามักจะมีโอกาสเพียงครั้งเดียวเท่านั้นที่จะสังเกตการณ์เหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ชั่วคราว

จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้นักดาราศาสตร์โดเมนเวลาส่วนใหญ่ทำงานในทีมเล็ก ๆ ในหลายโครงการพร้อมกัน เราใช้ทรัพยากรเช่น Telegram ของ The Astronomer หรือเครือข่าย Gamma-ray เพื่อสื่อสารผลลัพธ์อย่างรวดเร็วแม้ก่อนส่งเอกสารทางวิทยาศาสตร์

เนื่องจากแหล่งสัญญาณหลายตัวที่คาดหวังส่วนใหญ่เป็นเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ชั่วคราวมันเป็นความพยายามอย่างยิ่งใหญ่ในการจับภาพผู้สื่อสารนอกเหนือจากโฟตอน

อ่านเพิ่มเติม: หอสังเกตการณ์ IceCube ตรวจจับนิวตริโนและค้นพบ blazar เป็นแหล่งกำเนิด

นักฟิสิกส์ของอนุภาคได้นำวิธีในการสร้างความร่วมมือระดับนานาชาติขนาดใหญ่เพื่อจัดการกับปัญหาที่ยากที่สุดของพวกเขารวมถึง Large Hadron Collider, หอดูดาว IceCube Neutrino และ Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) การรวบรวมนักวิจัยหลายร้อยถึงหลายพันคนให้ทำงานไปสู่เป้าหมายร่วมกันนั้นจำเป็นต้องมีการระบุบทบาทที่ครอบคลุมแนวทางการสื่อสารที่เข้มงวดและการประชุมทางไกลหลายครั้ง

ความต้องการที่จะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในแหล่งของผู้เล่นหลายคนและความพยายามอย่างมากในการจับสัญญาณที่หลากหลายนั้นหมายถึงดาราศาสตร์และฟิสิกส์อนุภาคจะต้องรวมตัวกันเพื่อดึงสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองวัฒนธรรม

ประโยชน์ของการใช้ Multimessenger Astronomy

ในขณะที่นักดาราศาสตร์หลายคนเป็นวิวัฒนาการของสิ่งที่นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์อนุภาคได้ทำมานานหลายทศวรรษผลรวมที่น่าสนใจ

การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมดาวนิวตรอนเข้าด้วยกันยืนยันว่าการชนเหล่านี้ทำให้ทองคำและแพลตตินั่มจำนวนมากบนโลก (และทั่วทั้งจักรวาล) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการชนเหล่านี้ก่อให้เกิดการระเบิดรังสีแกมมาสั้น (อย่างน้อยบางส่วน) ต้นกำเนิดของเหตุการณ์ระเบิดเหล่านี้เป็นคำถามเปิดกว้างทางดาราศาสตร์

การรวมตัวของนิวตริโนครั้งแรกกับแหล่งทางดาราศาสตร์เพียงแหล่งเดียวทำให้มองเห็นว่าเอกภพสร้างอนุภาคที่มีพลังมากที่สุดได้อย่างไร นักดาราศาสตร์หลายคนกำลังเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับเงื่อนไขที่รุนแรงที่สุดในจักรวาลของเรา

มุมมองของผู้ผสมหลายคนนั้นให้ผลมากกว่าชิ้นส่วนของมันอยู่แล้วและเราคาดหวังว่าจะได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจมากขึ้นในอนาคต ทีม Elite ทั่วแคนาดากำลังมีส่วนร่วมในการเติบโตของสนามเด็กเล่นนี้และนักดาราศาสตร์หลายคนก็สัญญาว่าจะมีบทบาทสำคัญในทศวรรษหน้าของการวิจัยทางดาราศาสตร์ในแคนาดา - และทั่วโลก

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation โดย Gregory Sivakoff และ Daryl Haggard อ่านบทความต้นฉบับที่นี่