What are gravitational waves? - Amber L. Stuver

Translator: Pakawat Wongwaiyut Reviewer: Rawee Ma

At about six o'clock in the morning on September 14, 2015,

ในตอน 6 โมงเช้าของวันที่ 14 กันยายน ค.ศ.2015

scientists witnessed something no human had ever seen:

นักวิทยาศาสตร์ได้พบบางสิ่ง ที่ไม่มีมนุษย์คนใดเคยพบมาก่อน

two black holes colliding.

หลุมดำ 2 อันเกิดการชนกัน

Both about 30 times as massive as our Sun,

ซึ่งทั้ง 2 มีมวลมากกว่า ดวงอาทิตย์ถึง 30 เท่า

they had been orbiting each other for millions of years.

พวกมันโครจรรอบกันและกัน มานานหลายล้านปี

As they got closer together,

ค่อย ๆ โคจรใกล้กันมากขึ้น

they circled each other faster and faster.

หมุนรอบกันและกันเร็วขึ้นและเร็วขึ้น

Finally, they collided and merged into a single, even bigger, black hole.

จนสุดท้ายพวกมันก็ชนกัน และรวมตัว กลายเป็นหลุมดำที่มีขนาดใหญ่อันเดียว

A fraction of a second before their crash,

เสี้ยววินาทีก่อนที่มันจะชนกัน

they sent a vibration across the universe at the speed of light.

พวกมันได้ส่งแรงสั่นสะเทือน ข้ามจักรวาลด้วยความเร็วแสง

And on Earth, billions of years later,

ตัดมาที่โลก หลายพันล้านปีต่อมา

a detector called the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,

เครื่องมือชื่อ หอสังเกตุการณ์เลเซอร์ ตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง

or LIGO for short,

หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ไลโก (LIGO)

picked it up.

ตรวจจับมันได้

The signal only lasted a fifth of a second

สัญญาณโผล่มาแค่เวลา 0.2 วินาทีเท่านั้น

and was the detector's first observation of gravitational waves.

และมันเป็นครั้งแรก ที่เครื่องตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง ตรวจจับได้

What are these ripples in space?

การกระเพื่อมในอวกาศนี้ คืออะไร

The answer starts with gravity,

คำตอบนั้นเริ่มจาก แรงโน้มถ่วง

the force that pulls any two objects together.

แรงที่คอยดึงวัตถุ 2 ชนิดเข้าหากัน

That's the case for everything In the observable universe.

ซึ่งวัตถุทุกอย่างในจักรวาลจะต้องพบเจอ

You're pulling on the Earth, the Moon, the Sun, and every single star,

คุณดึงดูดโลก ดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ หรือดาวทุกดวงเอาไว้

and they're pulling on you.

และพวกมันก็ดึงดูดคุณเช่นกัน

The more mass something has, the stronger its gravitational pull.

ยิ่งสิ่งนั้นมีมวลมากเท่าไร มันก็จะยิ่งมีแรงดึงดูดมากขึ้นเท่านั้น

The farther away the object, the lower its pull.

แต่ระยะทางที่ไกลขึ้น แรงดึงดูดจะน้อยลงตามไปด้วย

If every mass has an effect on every other mass in the universe,

ถ้ามวลทุกชนิด มีผลกับทุก ๆ มวล ที่อยู่ในจักรวาล

no matter how small,

ไม่สำคัญว่าจะเล็ก หรือใหญ่

then changes in gravity can tell us about what those objects are doing.

การเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วงก็สามารถ บอกเราได้ว่าสิ่งเหล่ากันกำลังทำอะไรอยู่

Fluctuations in the gravity coming from the universe

ความผันผวนของแรงโน้มถ่วง ที่ส่งผ่านกันในจักรวาล

are called gravitational waves.

เราเรียกว่า คลื่นแรงโน้มถ่วง

Gravitational waves move out from what caused them,

คลื่นแรงโน้มถ่วงส่งออกมาจาก สิ่งที่ทำให้มันเกิด

like ripples on a pond,

เหมือนกับคลื่นน้ำในสระ

getting smaller as they travel farther from their center.

ซึ่งค่อย ๆ เล็กลง เมื่อพวกมัน เคลื่อนที่ออกมาจากจุดกำเนิด

But what are they ripples on?

แต่พวกมันกระเพื่อมอยู่บนอะไร

When Einstein devised his Theory of Relativity,

เมื่อตอนที่ไอน์สไตน์คิดค้นทฤษฎีสัมพัทธภาพ

he imagined gravity as a curve in a surface called space-time.

เขาจินตนาการว่า แรงโน้มถ่วงเป็นความโค้ง ของพื้นผิวที่เรียกว่า กาล-อวกาศ

A mass in space creates a depression in space-time,

มวลหนึ่ง ๆ ในอวกาศ สร้างการยุบตัว ลงบนกาล-อวกาศ

and a ball rolling across a depression will curve

และลูกบอลก็จะกลิ้งเป็นแนวโค้ง อยู่บนพื้นผิวนี้

like it's being attracted to the other mass.

ราวกับว่ามันถูกดึงดูดอยู่กับวัตถุอื่น

The bigger the mass,

ยิ่งมวลมีมากเท่าไร

the deeper the depression and the stronger the gravity.

การยุบตัวก็จะยิ่งลึกและแรงดึงดูดจะมากขึ้น

When the mass making the depression moves, that sends out ripples in space-time.

และเมื่อมวลทำให้การยุบตัวเคลื่อนที่ มันก็จะส่งการกระเพื่อมผ่านกาล-อวกาศ

These are gravitationl waves.

นี่ก็คือ คลื่นแรงโน้มถ่วง

What would a gravitational wave feel like?

คลื่นแรงโน้มถ่วงควรจะให้ความรู้สึกแบบไหน

If our bodies were sensitive enough to detect them,

ถ้าประสาทรับรู้ร่างกายของเราไวพอที่จะรู้สึก

we'd feel like we were being stretched sideways

พวกเราคงรู้สึกเหมือนถูกยืดออกทางด้านข้าง

while being compressed vertically.

โดยแรงกดที่กระทำจากแนวตั้ง

And in the next instant,

และในทันทีทันใด

stretched up and down while being compressed horizontally,

ก็ถูกยืดไปแนวตั้งโดยแรงกดที่การทำจากแนวนอน

sideways,

ยืดด้านข้าง

then up and down.

แล้วตั้งตรง

This back and forth would happen over and over

การกลับไปกลับมาเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า

as the gravitational wave passed right through you.

ในขณะที่คลื่นแรงโน้มถ้วง เคลื่อนที่ผ่านตัวเราไป

But this happens on such a minute scale that we can't feel any of it.

แต่เหตุการณ์เหล่านี้มันเล็กน้อยมาก จนเราไม่สามารถรับรู้ถึงมัน

So we've built detectors that can feel it for us.

ดังนั้นเราจึงสร้างเครื่องตรวจจับ เพื่อให้มันรับรู้แทนเรา

That's what the LIGO detectors do.

ซึ่งเป็นสิ่งที่เครื่องไลโกทำ

And they're not the only ones.

และมันก็ไม่ได้เป็นเครื่องเดียว

There are gravitational wave detectors spread across the world.

แต่มีเครื่องตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง หลายเครื่องกระจายอยู่รอบโลก

These L-shaped instruments have long arms,

เครื่องตรวจวัดรูปตัวแอลที่มีแขนยาว

whose exact length is measured with lasers.

ที่ซึ่งความยาวของมันถูกวัดด้วยแสงเลเซอร์

If the length changes, it could be because gravitational waves are stretching

ถ้าความยาวแขนมีการเปลี่ยนแปลง มันอาจเป็นเพราะคลื่นแรงโน้มถ่วงไปยืด

and compressing the arms.

และกดแขนของเครื่องวัด

Once the detectors feel a gravitational wave,

เมื่อเครื่องตรวจจับรับรู้ถึง คลื่นแรงโน้มถ่วง

scientists can extract information about the wave's source.

นักวิทยาศาสตร์จะสามารถถอดข้อมูล เพื่อทราบถึงแหล่งกำเนิด

In a way, detectors like LIGO are big gravitational wave radios.

ในอีกทางหนึ่ง เครื่องไลโกก็เหมือนกับ เครื่องวิทยุคลื่นแรงโน้มถ่วงอันใหญ่

Radio waves are traveling all around you, but you can't feel them

คลื่นวิทยุนั้นเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ ตัวเรา แต่เราไม่รู้สึกถึงมัน

or hear the music they carry.

หรือได้ยินเสียงเพลงที่มันส่ง

It takes the right kind of detector to extract the music.

ต้องใช้เครื่องรับที่ถูกประเภท จึงจะสามารถฟังเสียงเพลงได้

LIGO detects a gravitational wave signal,

เครื่องไลโก ตรวจจับสัญญาณคลื่นแรงโน้มถ่วง

which scientists then study for data about the object that generated it.

ที่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จะศึกษาข้อมูล เกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้มันเกิด

They can derive information, like its mass and the shape of its orbit.

พวกเขาจะทราบข้อมูลเกี่ยวกับ มวล และวงโครจรของมัน

We can also hear gravitational waves by playing their signals through speakers,

พวกเรายังสามารถได้ยินคลื่นแรงโน้มถ่วง โดยการเล่นสัญญาณผ่านลำโพง

just like the music a radio extracts from radio waves.

เหมือนกับที่เครื่องวิทยุเล่นเพลง จากคลื่นวิทยุ

So those two black holes colliding sounds like this.

และเสียงของหลุมดำ 2 อันที่ชนกัน ก็จะเป็นแบบนี้

Scientists call this slide whistle-like noise a chirp,

นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า เสียงนกหวีดสไลด์

and it's the signature of any two objects orbiting into each other.

และมันเป็นเสียงเฉพาะเมื่อวัตถุ 2 ชนิด โครจรชนกัน

The black hole collision was just one example

การชนกันของหลุมดำเป็นเพียงแค่ตัวอย่างหนึ่ง

of what gravitational waves can tell us.

ของสิ่งที่คลื่นแรงโน้มถ่วงบอกเราได้

Other high-energy astronomical events will leave gravitational echoes, too.

เหตุการณ์อื่นที่ปล่อยพลังงานมหาศาลในอวกาศ ก็สร้างคลื่นแรงโน้มถ่วงเช่นกัน

The collapse of a star before it explodes in a supernova,

อย่างการยุบตัวลงของดาว ก่อนที่จะระเบิดเป็น ซูเปอร์โนวา

or a very dense neutron stars colliding.

หรือ ดาวนิวตรอนมวลมหาศาล 2 ดวงชนกัน

Every time we create a new tool to look at space,

ทุกครั้งที่เราสร้างอุปกรณ์ใหม่ ๆ เพื่อใช้สำรวจจักรวาล

we discover something we didn't expect,

พวกเรามักค้นพบบางอย่างที่ไม่คาดฝัน

something that might revolutionize our understanding of the universe.

บางอย่างที่อาจปฏิวัติความเข้าใจของเรา ที่มีต่อจักรวาล

LIGO's no different.

ไลโกเองก็ไม่ต่างกัน

In the short time it's been on,

ในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่มันถูกใช้งาน

LIGO's already revealed surprises,

ไลโกก็ได้เผยถึงบางอย่างที่น่าประหลาด

like that black holes collide more often than we ever expected.

อย่างการชนกันของหลุมดำ มันมีมากมายกว่าที่เราได้คาดการณ์ไว้

It's impossible to say, but exciting to imagine,

มันดูเหมือนยากที่จะพูด แต่ก็อดตื่นเต้นไม่ได้ที่จะคิด

what revelations may now be propagating across space

ถึงการเปิดเผยบางอย่างที่กำลังเดินทาง ข้ามจักรวาลอยู่ในตอนนี้

towards our tiny blue planet and its new way of perceiving the universe.

ผ่านดาวเคราะห์สีฟ้าของเรา และด้วยวิธีใหม่ ๆ ที่เราใช้รับรู้ถึงมัน