การศึกษาแสดงให้เห็นว่าระบบไบนารีมวลลบก่อให้เกิดรังสีความโน้มถ่วงอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน

นักวิจัยระบุว่าระบบดาวคู่ที่ประกอบด้วยวัตถุที่มีมวลลบจะก่อให้เกิดสัญญาณรังสีความโน้มถ่วงที่มีลักษณะเฉพาะที่ไม่เคยมีมาก่อนในจักรวาล การศึกษาใหม่นี้พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือระหว่างสถาบันวิจัย เสนอว่าหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงสามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดเหล่านี้และกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดสำหรับการดำรงอยู่ของมวลลบในธรรมชาติ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งคิดค้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในทางคณิตศาสตร์ช่วยให้วัตถุมีมวลลบได้ แม้จะมีความเป็นไปได้ทางทฤษฎีนี้ แต่คำถามพื้นฐานยังคงเปิดอยู่: มวลดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นมาในความเป็นจริงได้หรือไม่ งานที่ตีพิมพ์ใหม่นี้เป็นกลยุทธ์เชิงสังเกตการณ์เพื่อตอบคำถามนี้โดยการตรวจจับรูปแบบเฉพาะของรังสีโน้มถ่วง

มวลสามประเภทกำหนดพฤติกรรมของวัตถุ

ฟิสิกส์แบ่งประเภทมวลออกเป็นสามประเภทที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดว่าวัตถุมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงและสนามอย่างไร มวลเฉื่อยแสดงถึงความต้านทานของวัตถุต่อการเร่งความเร็วเมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุนั้น มวลความโน้มถ่วงเชิงแอ็กทีฟอธิบายถึงความสามารถของวัตถุในการสร้างสนามโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อวัตถุอื่นๆ ที่อยู่รอบๆ ตัวมัน ในทางกลับกัน มวลความโน้มถ่วงเชิงรับจะวัดปริมาณว่าวัตถุตอบสนองต่อสนามโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยวัตถุอื่นในอวกาศอย่างไร

กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงเส้นกำหนดให้มวลความโน้มถ่วงเชิงโต้ตอบและเชิงโต้ตอบต้องเท่ากัน หากต่างกัน โมเมนตัมที่ได้รับจากวัตถุหนึ่งระหว่างปฏิกิริยาโน้มถ่วงจะไม่ได้รับการชดเชยด้วยโมเมนตัมที่สูญเสียไปจากวัตถุอีกชิ้นหนึ่ง ซึ่งเป็นการละเมิดหลักการพื้นฐานของความสมมาตรในกฎฟิสิกส์ ข้อจำกัดนี้เกิดขึ้นโดยตรงจากความไม่แปรผันในการแปลเชิงพื้นที่ กล่าวคือ ทรัพย์สินที่กฎทางกายภาพยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อระบบเปลี่ยนตำแหน่งในอวกาศ

หลักการสมมูลเชื่อมโยงปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงและปรากฏการณ์เฉื่อยเข้าด้วยกัน

หลักการแห่งความเท่าเทียมถือเป็นรากฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ โดยตั้งสมมุติฐานว่ามวลเฉื่อยของวัตถุเท่ากับมวลความโน้มถ่วงเชิงโต้ตอบของมัน ข้อเสนอนี้มีพื้นฐานมาจากการสังเกตการณ์เชิงทดลองหลายศตวรรษ ตั้งแต่งานของกาลิเลโอ กาลิเลอี ไปจนถึงการศึกษาร่วมสมัย ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าวัตถุที่มีมวลต่างกันมีความเร่งเหมือนกันภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบหรือขนาดของมวล

เมื่อนักวิจัยอภิปรายวัตถุสมมุติที่มีมวลลบ พวกเขามักจะถือว่าการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงเส้นและหลักการสมมูลยังคงใช้ได้อยู่ สมมติฐานนี้บอกเป็นนัยว่ามวลทั้งสามรูปแบบจะเหมือนกันสำหรับมวลลบเช่นกัน อย่างไรก็ตาม หลักการสมมูลได้รับการตรวจสอบโดยการทดลองสำหรับมวลบวกเท่านั้น สำหรับมวลลบ ความสมมาตรนี้อาจไม่สามารถรักษาไว้ได้ ทำให้เกิดสถานการณ์ทางกายภาพใหม่ๆ

การแผ่รังสีไดโพลาร์เกิดขึ้นจากระบบที่มีมวลความโน้มถ่วงไม่เท่ากัน

บทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งพัฒนาโดยความร่วมมือกับนักวิจัยชื่อดัง แสดงให้เห็นว่าระบบไบนารี่ที่ประกอบด้วยวัตถุสองชิ้นที่มีอัตราส่วนระหว่างมวลความโน้มถ่วงและมวลเฉื่อยต่างกันจะปล่อยรังสีความโน้มถ่วงแบบสองขั้วออกมา รูปแบบนี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากการแผ่รังสีความโน้มถ่วงสี่เท่า ซึ่งเป็นประเภทที่พบในการตรวจจับทั้งหมดที่ได้รับการยืนยันโดยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง LIGO, Virgo และ KAGRA

สถานการณ์ทางกายภาพคล้ายกับระบบประจุไฟฟ้าของสัญญาณตรงข้ามที่มีมวลเฉื่อยเป็นบวก จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการบันทึกหลักฐานของการแผ่รังสีความโน้มถ่วงแบบไดโพลาร์โดยหอสังเกตการณ์ ข้อจำกัดในการสังเกตที่กำหนดโดยเครื่องมือเหล่านี้เกี่ยวกับการปล่อยรังสีไดโพลาร์ที่เป็นไปได้นั้นเข้มงวดอย่างยิ่ง ซึ่งเป็นการจำกัดคุณสมบัติที่ระบบดังกล่าวสามารถแสดงได้อย่างรุนแรง

แม้แต่ในสถานการณ์ที่เอกภพมีเพียงมวลลบที่ปฏิบัติตามหลักการสมมูลอย่างเคร่งครัด ระบบไบนารี่ที่เกี่ยวข้องกับมวลเหล่านี้จะสร้างสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากที่ทราบในปัจจุบัน:

• ระบบที่มีมวลรวมเป็นลบจะสร้างแรงผลักระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ทำให้ไม่สามารถสร้างวงโคจรไบนารี่ที่มั่นคงและยาวนานได้
• ระบบที่มีมวลบวกรวม โดยที่มวลลบมีขนาดต่ำกว่ามวลบวก ยอมให้มีวงโคจรเป็นวงกลม แต่จะวิวัฒนาการผ่านการขยายตัวมากกว่าการหดตัว ทำให้เกิดสัญญาณต่อต้านเสียงเจี๊ยบที่มีความถี่ลดลง
• ระบบที่มีมวลรวมเป็นศูนย์จะสอดคล้องกับสารละลายที่ไม่สามารถควบคุมได้ทางกายภาพ ซึ่งทั้งคู่จะเร่งความเร็วไปสู่ความเร็วแสง โดยตัดการเคลื่อนที่ของวงโคจรเป็นคาบ

Anti-chirp จะย้อนกลับลายเซ็นที่ทราบของการควบรวมกิจการ

ความแตกต่างระหว่างพฤติกรรมของระบบไบนารี่ทั่วไปกับระบบที่มีมวลลบโดยพื้นฐานนั้นอยู่ที่วิวัฒนาการอันทรงพลังของวงโคจร ในระบบเลขฐานสองแบบธรรมดาที่มีมวลบวกสองมวล พลังงานในวงโคจรเริ่มต้นเป็นลบและกลายเป็นลบมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อการแยกตัวลดลง เมื่อระบบสูญเสียพลังงานจากการปล่อยคลื่นความโน้มถ่วง การสูญเสียนี้จะผลักดันระบบไปสู่เกลียวคลื่น โดยจะเพิ่มความถี่อย่างต่อเนื่องและต่อเนื่อง

ในทางกลับกัน ในระบบบวก-ลบที่มีมวลรวมเป็นบวก พลังงานของวงโคจรเริ่มต้นที่ค่าบวกและลดลงจนกลายเป็นศูนย์เมื่อการแยกเพิ่มขึ้น การสูญเสียพลังงานเดียวกันอันเนื่องมาจากการปล่อยคลื่นโน้มถ่วงจะทำให้ระบบขยายตัวแทนที่จะหดตัว คุณลักษณะนี้จะสร้างสัญญาณป้องกันการร้องเจี๊ยก ๆ ซึ่งความถี่จะลดลงเรื่อยๆ แทนที่จะเพิ่มขึ้น ซึ่งแสดงถึงสิ่งที่ตรงกันข้ามกับรูปแบบที่สังเกตพบในทุกแหล่งที่กลุ่มสมาคม LIGO-Virgo-KAGRA ตรวจพบจนถึงปัจจุบัน

Leia Tambem

ซีรีส์โรแมนติกคอมเมดี้และความลึกลับจะฉายทาง Netflix ในเดือนมิถุนายนกับ Office Passion และ Oasis

อุรุกวัยประกาศรายชื่อนักเตะลุยฟุตบอลโลก 2026 พร้อมนักเตะบราซิล 6 คน

ฟุตบอลโลก 2026 เริ่มเมื่อไหร่? วัน เวลา เกมแรก และพิธีเปิด

การไม่มีสัญญาณต่อต้านเสียงเจี๊ยบในแคตตาล็อกคลื่นความโน้มถ่วงในปัจจุบันทำให้เกิดข้อจำกัดในการสังเกตโดยตรงต่อจำนวนประชากรที่เป็นไปได้ของระบบดาวคู่ที่เกี่ยวข้องกับมวลลบในจักรวาลที่สังเกตได้ โดยจำกัดความชุกของพวกมันให้อยู่ในระดับที่ต่ำมาก หากมีอยู่เลย

การค้นพบล่าสุดได้จุดชนวนคำถามเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของมวลเชิงลบ

ในช่วงไม่กี่เดือนที่ผ่านมา สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์สองฉบับได้เสนอแนะถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของวัตถุที่มีมวลลบในจักรวาลจำนวนมากมาย ข้อเสนอเหล่านี้ช่วยประคองการอภิปรายที่เริ่มต้นเมื่อหลายสิบปีก่อน ในปี 1957 นักฟิสิกส์ เฮอร์แมน บอนดี ตีพิมพ์ผลงานที่สำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยอมให้มวลลบดำรงอยู่ได้อย่างเข้มงวดจากมุมมองทางคณิตศาสตร์

ต่อมาในปี 2015 Robert Forward ได้นำเสนอการวิเคราะห์โดยละเอียดที่แสดงให้เห็นว่า โดยหลักการแล้ว มวลลบสามารถนำไปใช้กับระบบขับเคลื่อนโดยไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงเคมีหรือเชื้อเพลิงทั่วไป แม้จะมีการสำรวจทางทฤษฎีเหล่านี้ แต่คำถามสำคัญยังคงเปิดอยู่: สามารถสร้างและรักษามวลลบในห้องปฏิบัติการหรือมีอยู่ตามธรรมชาติในจักรวาลได้หรือไม่

การมีอยู่ของมวลลบจะก่อให้เกิดผลที่ตามมาอย่างลึกซึ้งและน่าตกใจสำหรับฟิสิกส์พื้นฐาน วัตถุดังกล่าวอาจทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของไทม์แมชชีนทางวิศวกรรม ซึ่งเป็นการละเมิดหลักการของสาเหตุ นัยนี้เพียงอย่างเดียวบ่งชี้ว่า หากมีมวลลบอยู่ จะต้องถูกจำกัดโดยกลไกที่ยังไม่ทราบแน่ชัดเพื่อรักษาโครงสร้างเชิงสาเหตุของจักรวาลไว้

ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของคลื่นความโน้มถ่วงไม่พบแหล่งกำเนิดที่ไม่คาดคิด

ทศวรรษที่ผ่านมาของการสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง เริ่มต้นด้วยการตรวจจับทางประวัติศาสตร์ในปี 2558 ได้สร้างรายการเหตุการณ์ที่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาที่ตรวจพบทั้งหมดอยู่ในหมวดหมู่ที่คาดการณ์ไว้ ได้แก่ การควบรวมของหลุมดำและการชนกันของดาวนิวตรอน ไม่มีแหล่งที่มาที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้นจากขอบเขตการสังเกตการณ์ใหม่นี้

ผลลัพธ์นี้แตกต่างอย่างน่าทึ่งกับประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ทั้งหมด เมื่อใดก็ตามที่นักดาราศาสตร์ได้พัฒนาหอดูดาวในแถบใหม่ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาจะค้นพบปรากฏการณ์ที่ไม่คาดคิดอย่างรุนแรง กล้องโทรทรรศน์วิทยุได้เปิดเผยรังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิก โมเลกุลระหว่างดาวที่ซับซ้อน และการระเบิดของวิทยุอย่างรวดเร็ว กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ได้ค้นพบหลุมดำที่กำลังสะสม การแผ่รังสีเอกซ์พื้นหลัง และกระจุกกาแลคซีพลังงานสูง กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาสามารถระบุการระเบิดของรังสีแกมมา พัลซาร์รังสีแกมมา และการแผ่รังสีพื้นหลังของรังสีแกมมาคอสมิก

การไม่มีการค้นพบใหม่ทั้งหมดในคลื่นความโน้มถ่วงแสดงถึงการแตกต่างไปจากประเพณีทางวิทยาศาสตร์ในการเปิดเผยปรากฏการณ์ที่ไม่รู้จักอย่างต่อเนื่องผ่านความสามารถในการสังเกตการณ์แบบใหม่

ระบบมวลลบเป็นเป้าหมายเชิงสังเกตใหม่

งานที่เสร็จสมบูรณ์เมื่อเร็วๆ นี้เสนอข้อเสนอที่เป็นรูปธรรม: ระบบไบนารี่ที่มีสมาชิกมวลลบจะสร้างสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่มีคุณสมบัติแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสิ่งที่สังเกตได้ ระบบเหล่านี้เป็นเป้าหมายใหม่ที่เป็นไปได้สำหรับหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเชิงปฏิบัติและในอนาคต

ความหมายมีสองเท่า ประการแรก หอดูดาวดังกล่าวอาจค้นพบแหล่งกำเนิดเหล่านี้ได้หากมวลลบมีอยู่มากมายในจักรวาลในปริมาณมาก ประการที่สอง ด้วยการไม่ตรวจจับลายเซ็นที่ชัดเจนเหล่านี้ อุปกรณ์ตรวจจับสามารถสร้างขีดจำกัดการสังเกตที่เข้มงวดที่สุดเท่าที่เคยมีมากับมวลลบจำนวนมากทั่วทั้งโครงสร้างจักรวาล ซึ่งทำให้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของจักรวาลดีขึ้นอย่างมาก