คลื่นความโน้มถ่วง

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มวลทำให้กาลอวกาศโค้ง และเมื่อมวลขนาดใหญ่เคลื่อนที่เร่งอย่างรุนแรง เช่น หลุมดำสองหลุมโคจรวนเข้าหากันแล้วชนกัน จะเกิดคลื่นความโน้มถ่วง แผ่ออกไปด้วยความเร็วแสง เหมือนระลอกน้ำที่แผ่ออกเมื่อโยนหินลงสระ เมื่อคลื่นผ่าน ระยะทางในทิศหนึ่งจะยืดออกและอีกทิศหนึ่งจะหดลงสลับกันไปมา

เล็กจนแทบวัดไม่ได้

ไอน์สไตน์ทำนายคลื่นนี้ในปี ค.ศ. 1916 แต่คิดว่าเล็กเกินกว่าจะวัดได้ หลักฐานทางอ้อมชิ้นแรกมาจากพัลซาร์คู่ที่รัสเซลล์ ฮัลส์ และโจเซฟ เทย์เลอร์ พบในปี ค.ศ. 1974 วงโคจรของดาวนิวตรอนคู่นี้หดเล็กลงช้า ๆ ตรงกับที่ควรสูญเสียพลังงานไปกับคลื่นความโน้มถ่วงพอดี ทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลปี ค.ศ. 1993

LIGO และการตรวจพบครั้งแรก

หอสังเกตการณ์ LIGO ในสหรัฐอเมริกามีอุปกรณ์สองแห่ง แต่ละแห่งมีแขนรูปตัว L ยาว 4 กิโลเมตร ยิงเลเซอร์ไปสะท้อนกลับมาเพื่อวัดความยาวแขนอย่างละเอียด เมื่อวันที่ 14 กันยายน ค.ศ. 2015 ทั้งสองแห่งตรวจพบสัญญาณจากหลุมดำมวลราว 36 และ 29 เท่าของดวงอาทิตย์ที่ชนกันเมื่อราว 1,300 ล้านปีก่อน ความยาวแขนเปลี่ยนไปน้อยกว่าหนึ่งในพันของขนาดโปรตอน นับเป็นการวัดที่ละเอียดที่สุดอย่างหนึ่งที่มนุษย์เคยทำ ไรเนอร์ ไวส์ แบร์รี แบริช และคิป ธอร์น ได้รับรางวัลโนเบลปี ค.ศ. 2017

หน้าต่างใหม่สู่เอกภพ

• ปี ค.ศ. 2017 ตรวจพบคลื่นจากดาวนิวตรอนสองดวงชนกัน พร้อมกับที่กล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกเห็นแสงจากเหตุการณ์เดียวกัน ยืนยันว่าคลื่นความโน้มถ่วงเดินทางเร็วเท่าแสง และการชนแบบนี้สร้างธาตุหนักอย่างทองคำ
• ปัจจุบันเครือข่าย LIGO, Virgo และ KAGRA ตรวจพบการชนกันของหลุมดำและดาวนิวตรอนแล้วหลายร้อยครั้ง
• ในปี ค.ศ. 2023 กลุ่มที่ติดตามจังหวะของพัลซาร์จำนวนมากรายงานหลักฐานของคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำมาก ซึ่งน่าจะมาจากหลุมดำมวลยวดยิ่งคู่จำนวนมากในเอกภพ
• ในอนาคต ภารกิจ LISA จะตรวจคลื่นจากอวกาศด้วยยานสามลำที่อยู่ห่างกันหลายล้านกิโลเมตร