การควบรวมหลุมดำที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา ถูกตรวจพบผ่าน LIGO

• ความร่วมมือ LIGO-Virgo-KAGRA ตรวจพบ การควบรวมหลุมดำ ที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยสังเกตได้ผ่านคลื่นความโน้มถ่วง
• การควบรวมครั้งนี้ก่อให้เกิด หลุมดำที่มีมวลเทียบเท่าประมาณ 225 เท่าของดวงอาทิตย์
• การควบรวมนี้มี มวลสูงเกินกว่าที่ทฤษฎีวิวัฒนาการดาวฤกษ์มาตรฐานจะอธิบายได้ จึงเป็นบททดสอบขีดจำกัดของทั้งทฤษฎีและการสังเกตการณ์
• นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องคาดว่า การวิจัยหลุมดำและการพัฒนาอัลกอริทึมจะก้าวหน้า จาก การหมุนอย่างรุนแรงและการวิเคราะห์สัญญาณที่ซับซ้อน
• การสังเกตการณ์ครั้งนี้ถือเป็น จุดเปลี่ยนใหม่ของการวิเคราะห์ข้อมูล ด้านเทคโนโลยีเครื่องมือ และความก้าวหน้าทางทฤษฎีในดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง

---

LIGO, Virgo, KAGRA ตรวจพบการควบรวมหลุมดำที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา

ความร่วมมือ LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ตรวจพบ ปรากฏการณ์การควบรวมหลุมดำ ที่มีมวลมากที่สุดเท่าที่เคยสังเกตได้ผ่านคลื่นความโน้มถ่วง โดยใช้ หอดูดาว LIGO ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ (NSF) หลุมดำสุดท้ายที่เกิดขึ้นจากการควบรวมครั้งนี้มีมวลประมาณ 225 เท่าของดวงอาทิตย์ สัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงนี้ได้รับชื่อว่า GW231123 และถูกตรวจพบเมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2023 ระหว่างช่วงการสังเกตการณ์ครั้งที่สี่ของเครือข่าย LVK

ประวัติและวิวัฒนาการของ LIGO

LIGO ได้รับความสนใจอย่างมากในปี 2015 จากความสำเร็จในการ ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยตรงเป็นครั้งแรก ซึ่งในเวลานั้นยังตรวจพบหลุมดำขนาด 62 เท่าของมวลดวงอาทิตย์หลังการชนกันของหลุมดำอีกด้วย เครื่องตรวจจับคู่แฝดของ LIGO ซึ่งตั้งอยู่ที่ Livingston รัฐลุยเซียนา และ Hanford รัฐวอชิงตัน ร่วมกันจับสัญญาณนี้ได้ หลังจากนั้น LIGO ได้ร่วมมือกับ Virgo ของอิตาลีและ KAGRA ของญี่ปุ่น ก่อตั้งเป็นความร่วมมือ LVK ขึ้นมา ตลอดสี่รอบการสังเกตการณ์นับตั้งแต่ปี 2015 ได้มีการสังเกตการควบรวมหลุมดำมากกว่า 300 ครั้ง

เหตุการณ์การควบรวมที่สร้างสถิติล่าสุด

ก่อนหน้านี้ การควบรวมหลุมดำที่มีมวลมากที่สุดคือ เหตุการณ์ GW190521 ในปี 2021 ซึ่งมีมวลรวม 140 เท่าของดวงอาทิตย์ สำหรับเหตุการณ์ GW231123 ครั้งนี้ หลุมดำสองดวงที่มีมวลเทียบเท่า 100 และ 140 เท่าของดวงอาทิตย์ได้รวมตัวกันจนเกิดเป็นหลุมดำมวล 225 เท่าของดวงอาทิตย์ และคาดว่าหลุมดำเหล่านี้กำลังหมุนด้วยความเร็วสูงมาก

Mark Hannam แห่งความร่วมมือ LVK กล่าวว่า “ระบบหลุมดำคู่ที่สังเกตได้ครั้งนี้อธิบายได้ยากด้วยทฤษฎีวิวัฒนาการดาวฤกษ์แบบเดิม และอาจบ่งชี้ว่าเกิดจากการควบรวมแบบทับซ้อนต่อเนื่องของหลุมดำที่เล็กกว่า” ขณะที่ Dave Reitze จาก LIGO ระบุว่า “การสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงทำให้เกิดความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในการเปิดเผยธรรมชาติของหลุมดำและคุณลักษณะอันแปลกประหลาดของเอกภพ”

การทำลายสถิติและความท้าทายทางวิทยาศาสตร์

มวลสูงมากและการหมุนที่รวดเร็วอย่างสุดขั้ว ที่ปรากฏใน GW231123 กำลังทดสอบขีดจำกัดของเทคโนโลยีตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงและแบบจำลองเชิงทฤษฎีในปัจจุบัน การหมุนที่รวดเร็วใกล้ระดับขีดจำกัดที่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ อนุญาต ทำให้การตีความสัญญาณและการสร้างแบบจำลองเป็นเรื่องยากมาก Charlie Hoy จากมหาวิทยาลัย Portsmouth ประเมินว่า “กรณีนี้เปิดโอกาสสำคัญให้เกิดความก้าวหน้าในเครื่องมือเชิงทฤษฎีและการพัฒนาอัลกอริทึม”

ทีมวิจัยคาดว่าอาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะถอดรหัสรูปแบบและความหมายของสัญญาณนี้ได้อย่างสมบูรณ์ Gregorio Carullo จากมหาวิทยาลัย Birmingham วิเคราะห์ว่า “แม้การควบรวมจะยังเป็นคำอธิบายที่มีน้ำหนักมากที่สุด แต่ปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งทฤษฎีเดิมอธิบายไม่ได้ก็อาจเปิดช่องให้มีเบาะแสสำหรับการตีความแบบใหม่ด้วย”

ขยายขีดจำกัดของดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง

เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงอย่าง LIGO, Virgo และ KAGRA ทำหน้าที่วัดการบิดเบือนเล็กจิ๋วของกาลอวกาศที่เกิดจาก ปรากฏการณ์ฟิสิกส์ขนาดมหึมาในเอกภพ การสังเกตการณ์รอบที่สี่นี้เริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม 2023 และมีกำหนดเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมในช่วงฤดูร้อนปี 2024 Sophie Bini จาก Caltech อธิบายว่า “เหตุการณ์นี้เป็นตัวอย่างจริงของการก้าวข้ามขีดจำกัดปัจจุบันของการวิเคราะห์ข้อมูลและเทคโนโลยีเครื่องมือ และชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้มากมายสำหรับการวิจัยดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงในอนาคต”

ผลลัพธ์ของ GW231123 มีกำหนดนำเสนอในงานประชุม GR24/Amaldi ที่เมืองกลาสโกว์ สกอตแลนด์ ระหว่างวันที่ 14-18 กรกฎาคม 2025 ข้อมูลคาลิเบรชันที่ใช้กับ GW231123 จะเผยแพร่ผ่าน Gravitational Wave Open Science Center (GWOSC) เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ทั้งในและต่างประเทศนำไปใช้ศึกษาต่อได้

แนะนำความร่วมมือ LIGO-Virgo-KAGRA

• LIGO ดำเนินงานโดย Caltech และ MIT ภายใต้การสนับสนุนของ NSF สหรัฐฯ และได้รับการสนับสนุนหลักจากเยอรมนี (Max Planck Society), สหราชอาณาจักร (Science and Technology Facilities Council) และออสเตรเลีย (Australian Research Council) โดยมีนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกเข้าร่วมมากกว่า 1,600 คน
• Virgo Collaboration ประกอบด้วยสมาชิกประมาณ 880 คนจาก 152 สถาบันใน 17 ประเทศยุโรป เครื่องตรวจจับ Virgo ซึ่งตั้งอยู่ใกล้เมือง Pisa ประเทศอิตาลี ได้รับการสนับสนุนร่วมจาก EGO (European Gravitational Observatory), CNRS (ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติฝรั่งเศส), INFN (สถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติอิตาลี) และ Nikhef (สถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติเนเธอร์แลนด์)
• KAGRA ตั้งอยู่ที่ Kamioka เมือง Gifu ประเทศญี่ปุ่น เป็นเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แขนยาว 3 กม. โดยมี ICRR แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียว, NAOJ และ KEK เป็นผู้ร่วมกำกับดูแลหลัก มีผู้เข้าร่วมมากกว่า 400 คนจาก 128 สถาบันใน 17 ประเทศ/ภูมิภาค

สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือเอกสารวิจัยได้จากเว็บไซต์ทางการของแต่ละสถาบัน

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• หลุมดำมวลประมาณ 225 เท่าของดวงอาทิตย์หมายความว่ามันเกิดจากการรวมตัวของหลุมดำมวลประมาณ 100 และ 140 เท่าของดวงอาทิตย์ตามลำดับ จึงสงสัยว่ามวล 15 เท่าของดวงอาทิตย์นั้นถูกแปลงเป็นพลังงานใช่หรือไม่ เพราะนั่นเป็นพลังงานมหาศาลมาก
  • สามารถมองได้ว่าอาวุธนิวเคลียร์ Tsar Bomba แปลงสสารเป็นพลังงานประมาณ 2.3 กก. โดยมวลดวงอาทิตย์หนึ่งดวงมีค่าประมาณ 2 x 10^30 กก. ดังนั้นเหตุการณ์นี้จึงเทียบเท่ากับการปล่อยพลังงานระดับ Tsar Bomba จำนวน 10^31 ลูก ตัวเลขนี้ใหญ่เกินกว่าจะนึกภาพออกจึงลองคิดใหม่ ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานตลอดอายุขัยเพียงประมาณ 0.034% ของมวลทั้งหมด นั่นคือพลังงานเทียบเท่ามวลดวงอาทิตย์หนึ่งดวงมีค่าใกล้เคียงกับพลังงานตลอดอายุขัยของดวงอาทิตย์ 3,000 ดวง เหตุการณ์นี้ปล่อยพลังงานเท่ากับพลังงานตลอดอายุขัยของดวงอาทิตย์ประมาณ 45,000 ดวง และคิดว่าส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกมาในช่วงไม่กี่วินาทีสุดท้ายของการรวมตัว อ้างอิง: ข้อมูลการคำนวณแปลงพลังงาน, ข้อมูลการสูญเสียมวลดวงอาทิตย์
  • หมายความว่ามันถูกแปลงเป็นพลังงานและออกมาจากหลุมดำ แต่ก็ยังไม่ค่อยเข้าใจว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในเมื่อแม้แต่แสงก็หนีออกจากหลุมดำไม่ได้ ถ้าอยู่ในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง ก็เหมือนจะนำไปสู่ข้อสรุปตรงไปตรงมาว่าพลังงานส่วนใหญ่หลุดออกมาด้วยวิธีนี้ โดยไม่ต้องรอ Hawking radiation
  • สงสัยว่ามวลนั้นถูกแปลงไปเป็นพลังงานในรูปแบบใด
  • มนุษย์พอจะจินตนาการได้ แต่มันมากกว่าพลังงานที่ดาวทุกดวงในเอกภพที่สังเกตได้ปล่อยออกมาในช่วงเวลาเดียวกันเสียอีก
  • ใช่ ถึงอย่างนั้นแรงโน้มถ่วงก็ยังอ่อนมากจนพลังงานมหาศาลนี้ปรากฏบนโลกเป็นเพียงการหดสั้นเชิงสัมพัทธ์ระดับประมาณความหนาเส้นผมในระยะเท่ากับระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ (น้อยกว่า 10^-20)
• ปรากฏการณ์นี้น่าสนใจมาก Charlie Hoy จาก University of Portsmouth อธิบายว่า “หลุมดำกำลังหมุนเร็วมาก และเกือบแตะขีดจำกัดที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอนุญาต” จึงทำให้การสร้างแบบจำลองและการตีความสัญญาณทำได้ยาก กรณีนี้เป็นกรณีศึกษาที่ยอดเยี่ยมสำหรับการพัฒนาเครื่องมือเชิงทฤษฎี
  • รู้สึกเหมือนธรรมชาติกำลังโยนการทดสอบความเค้นของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาให้เรา
  • สงสัยว่าเพียงแค่การหมุนของวัตถุทรงกลมก็ทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงได้หรือไม่
• ในข้อเสนองบประมาณ NSF เมื่อเดือนก่อน มีความเป็นไปได้ที่จะปิดหนึ่งในสองหอดูดาว LIGO ในสหรัฐฯ ซึ่งจะทำลายความสามารถในการทำ triangulation เพื่อระบุตำแหน่งของเหตุการณ์อย่างการรวมตัวของหลุมดำแบบนี้อย่างมาก การปิดยังจะกระทบหนักต่อข้อจำกัดด้านสัญญาณรบกวนและอัตราการตรวจจับด้วย สงสัยว่ามีใครทราบหรือไม่ว่าแผนปิดนี้กำลังจะเกิดขึ้นจริงหรือเปล่า ลิงก์อ้างอิง
  • ข้อเสนองบประมาณจะถูกพิจารณาในวันพรุ่งนี้ (15 กรกฎาคม เวลา 12:00) ขณะนี้งบประมาณ NSF อยู่ที่ประมาณ 7 พันล้านดอลลาร์ ลดลง 23% เทียบกับ FY2025 ยังไม่แน่ใจว่ากระทบ LIGO อย่างไรโดยตรง ลิงก์รายละเอียดงบประมาณ
  • เมื่อสัปดาห์ที่แล้วไปเข้าร่วมงาน virgo ego ของ Pisa (ซึ่งแทบจะเป็นลูกพี่ลูกน้องของ LIGO) เป็นงานครบรอบ 10 ปีการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง มีนักแสดงอ่านหนังสือที่เขียนโดยผู้อำนวยการโครงการฝั่งอิตาลี และมีการเล่นเสียงคลื่นด้วยแซกโซโฟน ความประทับใจนั้นบรรยายเป็นคำพูดไม่ได้เลย ยังมีช่วงสัมภาษณ์ผู้อำนวยการศูนย์ virgo และนักสื่อสารวิทยาศาสตร์ด้วย ซึ่งผู้อำนวยการค่อนข้างโกรธมากเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่จะถูกตัดงบ LIGO ซึ่งก็สมเหตุสมผล
  • ต้องติดตามต่อว่างบประมาณสุดท้ายของ FY 2026 จะยังคงรักษา LIGO ทั้งสองแห่งไว้หรือไม่ จนกว่าจะถึงตอนนั้นก็ยังเป็นความเสี่ยงจริงอยู่ แต่ยังไม่ใช่สถานการณ์ที่แก้คืนไม่ได้โดยสิ้นเชิง
  • ตอนนี้ทั่วโลกมีเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงอยู่ไม่กี่แห่ง สงสัยว่าทำไมการปิด LIGO ไปหนึ่งแห่งจึงร้ายแรงต่อการทำ triangulation ขนาดนั้น
  • อาจเป็นไปได้ว่าเหตุผลที่การค้นพบนี้จากปี 2023 เพิ่งถูกตีพิมพ์เป็นบทความตอนนี้ก็เพราะเรื่องนี้
• ฉันต้องการข่าวดีจริงๆ เลยอยากถามว่าการค้นพบแบบนี้จะพอช่วยกระตุ้นจินตนาการได้ไหมว่าในสักวันหนึ่งมันอาจนำไปสู่การใช้งานจริงที่ทำให้ชีวิตมนุษย์ดีขึ้นได้อย่างไรบ้าง (แม้จะอ้อมมากๆ ก็ได้) ไม่ได้จะเถียงเรื่อง “ประโยชน์ของงานวิจัยพื้นฐาน” นะ เพราะก็เห็นด้วยว่ามันมีคุณค่าในตัวเอง แต่ยังนึกไม่ค่อยออกว่าระยะยาวแล้วมันจะมีประโยชน์อย่างไร
  • เป็นคนไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญแต่สนใจเรื่องนี้ คิดว่าความก้าวหน้าแบบนี้มีแง่บวกแน่นอน อย่างหนึ่งคือคลื่นความโน้มถ่วงเป็นสัญญาณที่บอกเราได้ถึงเหตุการณ์ในเอกภพยุคแรก เช่น cosmic microwave background radiation (CMB) เป็นสัญญาณของโฟตอนยุคแรกที่ปล่อยออกมาหลัง Big Bang/Inflation ไม่นาน แต่เอกภพทึบแสงต่อโฟตอนในช่วง 300,000 ปีแรก ถึงอย่างนั้นเราก็ใช้ข้อมูลนี้ตรวจสอบและหักล้างทฤษฎีจักรวาลวิทยามาได้แล้ว แต่คลื่นความโน้มถ่วงต่างจากโฟตอนตรงที่ไม่ถูกอะไรขวาง และสามารถขนสัญญาณมาตั้งแต่จุดกำเนิดเอกภพ จึงอาจให้ข้อมูลที่ชัดกว่าเดิมมาก สิ่งนี้อาจนำไปสู่อินไซต์ใหม่ในฟิสิกส์พื้นฐานอย่างกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ อีกทั้งยังไปสู่ดาราศาสตร์แบบ multi-messenger ที่สังเกตเหตุการณ์ด้วยโฟตอน นิวตริโน และคลื่นความโน้มถ่วงพร้อมกันเพื่อให้เข้าใจลึกขึ้น เมื่อมองว่าความก้าวหน้าในฟิสิกส์พื้นฐานเคยปรับปรุงชีวิตบนโลกในระยะยาวมาหลายครั้ง ก็พอจะมองโลกในแง่ดีได้ ขอให้มีความหวังว่าโลกจะดีขึ้นอีกหน่อย
  • สำหรับคำถามว่า “งานวิจัยนี้จะมีประโยชน์ในระยะยาวอย่างไร?” ตอบตรงๆ ว่าไม่รู้ แค่หลุมดำเป็นสิ่งที่เข้าใกล้ขอบเขตความรู้ของเรามากที่สุดในทางวิทยาศาสตร์ เราไม่รู้เลยว่าเกิดอะไรขึ้นเลยขอบฟ้าเหตุการณ์ไปแล้ว (และในเชิงทดลองอาจไม่มีวันรู้) บางครั้งเมื่อเราเข้าใจมากขึ้นก็เกิดจุดเปลี่ยนที่ทำให้เทคโนโลยีกระโดดไปได้ ซึ่งนี่เป็นหนึ่งในสาขาที่มีศักยภาพมากที่สุด โดยส่วนใหญ่แล้วความก้าวหน้ามักดูค่อนข้าง “น่าเบื่อ” สำหรับคนนอกวงการที่เกี่ยวข้องโดยตรง
  • ประโยชน์ใช้สอยจริงของงานวิจัยแบบนี้ไม่ได้อยู่ที่ “ผลลัพธ์เอง” แต่อยู่ที่วิธีการที่ใช้ไปให้ถึงผลลัพธ์นั้น LIGO ต้องใช้เลเซอร์ที่แม่นยำอย่างยิ่ง แพลตฟอร์มที่เสถียร การวัดตำแหน่งขั้นสุด และซอฟต์แวร์มหาศาล “ความจำเป็น” แบบนี้แหละที่ผลักดันให้เกิดความก้าวหน้าและนวัตกรรมจริง ตัวอย่างเช่น ผลพลอยได้จากดาราศาสตร์คือเซนเซอร์ CMOS (กล้องดิจิทัล) เวลาใช้กล้องมือถือเราอาจไม่ได้คิดว่า “สิ่งนี้มาจากงานวิจัยวัดระยะดาว” แต่นี่แหละคือผลกระทบแบบนั้น
  • ในประวัติศาสตร์ อารยธรรมที่มั่งคั่งมักสร้างสิ่งก่อสร้างอนุสรณ์ขนาดมหึมาเพื่อแสดงความยิ่งใหญ่ของตน ในทำนองเดียวกัน ตอนนี้เรากำลังสร้างงานศิลปะชิ้นใหญ่ด้วยการลงทุนผลิตภาพของสังคมไปกับการวิจัยพื้นฐาน การตรวจจับการรวมตัวของหลุมดำไม่มีผลประโยชน์เชิงปฏิบัติ แต่เป็นอนุสรณ์ทางปัญญาเพื่อค้นหาธรรมชาติของเอกภพ เช่นเดียวกับที่ชาวอียิปต์โบราณยังถูกจดจำมาจนทุกวันนี้ ก็หวังว่าความสำเร็จของเราจะคงอยู่ยาวนานเช่นกัน
• ฉันเคยคิดว่า event horizon ของหลุมดำเป็นทรงกลมเสมอ แต่สัญชาตญาณทางฟิสิกส์ของฉันบอกว่าเมื่อหลุมดำสองหลุมรวมกัน หลังการรวมตัวทันทีอย่างน้อยในช่วงแรกหลุมดำน่าจะมีรูปร่างคล้าย “ถั่วลิสง” ได้ไหม และตามการกระจายมวลภายใน รูปร่างที่ไม่สม่ำเสมออาจคงอยู่ต่อไปหรือเปล่า
  • event horizon จะเป็นทรงกลมในกรณีของหลุมดำแบบ Schwarzschild (ไม่หมุน) ส่วนหลุมดำที่หมุนเรียกว่า Kerr black hole และมีปรากฏการณ์ประหลาดมากมาย ด้านนอกมีขอบเขตแปลกๆ ที่เรียกว่า ergosphere ซึ่งกาลอวกาศถูกลากไปจนไม่สามารถอยู่นิ่งได้ และยังใช้หลุมดำเพื่อเร่งวัตถุได้ด้วย ข้างในมีขอบเขตที่ประหลาดยิ่งกว่าคือ Cauchy horizon ซึ่งในทางทฤษฎีอาจทำให้เดินทางข้ามเวลาได้ เอกฐานเป็นรูปวงแหวน และในระหว่างการรวมตัวคิดว่าปรากฏการณ์เหล่านี้คงยิ่งประหลาดขึ้นไปอีก Kerr metric บนวิกิ, บทความวิจัยหลุมดำ Kerr, Ergosphere บนวิกิ, Cauchy horizon บนวิกิ, แก้ไขเพิ่มเติมระหว่างค้นคว้า เรื่องนี้ซับซ้อนมากจึงไม่กล้ารับประกันว่าถูกต้องทั้งหมด แต่พยายามอธิบายให้ดีที่สุดแล้ว
  • คิดว่าการพูดถึงรูปร่างของ event horizon นั้นยาก เพราะโดยทั่วไปนิยามของทรงกลมคือ “เซตของจุดทั้งหมดที่อยู่ห่างจากจุดหนึ่งเท่ากัน” แต่บน differentiable manifold เรื่องนี้ซับซ้อนอยู่แล้ว และด้วยความเป็นเอกฐาน ระยะทางอาจกลายเป็นอนันต์ หรือในเชิงเรขาคณิตอาจไม่มีจุดอ้างอิงที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้นมักเปลี่ยนไปใช้นิยามว่า “พื้นผิวที่มีความโค้งสเกลาร์คงที่และมี topology เดียวกับทรงกลม” ซึ่งทำให้แยกจากระนาบหรือผิวไฮเพอร์โบลิกได้ ตามสัญชาตญาณของฉัน หลุมดำ Kerr หรือหลุมดำระหว่างการรวมตัวน่าจะมีรูปร่างคล้ายลูกอมมินต์หรือถั่วลิสง (และน่าจะมีจุดอานด้วย) ในเชิงพิกัดแล้วใช่อย่างแน่นอน แต่เพราะเลือกพิกัดต่างกัน แม้แต่หลุมดำ Schwarzschild ก็อาจดูเป็นถั่วลิสงได้เช่นกัน ดังนั้นจึงคิดว่าพิกัดไม่ค่อยมีความหมายมากนัก
  • มีแอนิเมชันการรวมตัวที่สร้างโดย MIT/CalTech วิดีโอแอนิเมชัน
  • จากมุมมองของเรา event horizon ยังไม่เคย “เสร็จสมบูรณ์” จริง เพราะดาวที่ยุบตัวต้องใช้เวลาอนันต์ตามกรอบผู้สังเกตภายนอกกว่าจะเข้าสู่สถานะหลุมดำ ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ ดาวที่ยุบตัวจะดูเหมือนเป็นหลุมดำ แต่ในกระบวนการรวมตัวของหลุมดำ event horizon ยังไม่ก่อตัวเสร็จสมบูรณ์ จึงอาจปล่อยพลังงานออกมาได้ และในกรณีแบบนี้ความแตกต่างนั้นสำคัญมาก
• สงสัยว่าถ้าหลุมดำหนึ่งพุ่งทะลุอีกหลุมหนึ่งราวกับเคลื่อนที่ด้วยความเร็วอัลตรารีลาติวิสติกจะเกิดอะไรขึ้น
  • กาลอวกาศรอบหลุมดำโค้งอย่างสุดขีด เราอาจจินตนาการง่ายๆ ว่า “ชนกันด้วยความเร็วใกล้แสง” แต่สำหรับหลุมดำแล้วกาลอวกาศจะบิดสอดกันจนเมื่ออีกฝ่ายเข้าใกล้ อาจดูเหมือนความเร็วหยุดนิ่งไปเลยก็ได้ การสังเกตจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงตามตำแหน่งและความเร็วของผู้สังเกต จนยากจะตกลงกันได้แม้แต่ในเรื่องพื้นฐาน เช่น แม้บางสิ่งจะตกลงไปในหลุมดำ (แม้จะเป็นหลุมดำอีกหลุมก็ตาม) สำหรับผู้สังเกตภายนอก ความเร็วจะเข้าใกล้ศูนย์และค่อยๆ แดงเลือนหายไป เราจึงไม่มีวันเห็นชั่วขณะที่มันตกลงไปจริงๆ เป็นเรื่องที่ยากมากและขัดกับสัญชาตญาณ
  • หลุมดำทั้งสองสุดท้ายจะรวมเป็นหลุมดำเดียวที่มีโมเมนตัมรวมกัน เพราะไม่มีอะไรหนีออกจาก event horizon ได้ หลุมดำจึงมีคุณสมบัติเหมือนเหนียวติดอย่างสมบูรณ์ในทางปฏิบัติ
  • ภายใน event horizon ความเร็วหลบหนีสูงกว่าความเร็วแสง ดังนั้นหลุมดำจึงไม่อาจเข้าใกล้กันด้วยความเร็วที่มากกว่านั้นได้ หากวงโคจรตรงกันพอดี ทั้งคู่ก็ไม่อาจหนีแรงโน้มถ่วงของกันและกันได้ ภาพจึงไม่ใช่การทะลุผ่านกันของหลุมดำ แต่คล้ายแม่เหล็กกำลังสูงยิ่งยวดชนกันมากกว่า
  • น่าเสียดายที่เราไม่อาจตั้งเครื่องเร่งอนุภาคระดับจักรวาลเพื่อทดลองเรื่องนี้ได้
• น่าทึ่งที่ LIGO, Virgo และ KAGRA สามารถตรวจจับและตีความสัญญาณที่สุดขั้วแบบนี้ได้จริง
• สงสัยแนวโน้มงบประมาณของ LIGO ว่าสัปดาห์ที่แล้วหลัง BBB ผ่านแล้วถูกตัดงบหรือไม่
• สงสัยว่าเมื่อหลุมดำชนกันจะเกิดอะไรขึ้น หลุมหนึ่ง “กลืนกิน” อีกหลุมหนึ่งหรือไม่ หรือมันจะกลายเป็นหลุมดำที่ใหญ่ขึ้น หนาแน่นขึ้น หรือแค่ใหญ่ขึ้นเฉยๆ
  • มันจะรวมกันเป็นหลุมดำที่ใหญ่ขึ้น โดยมวลส่วนใหญ่ยังคงอยู่และบางส่วนถูกปล่อยออกไปเป็นคลื่นความโน้มถ่วง เนื่องจากมวลแปรผันตามรัศมี ความหนาแน่นจากการรวมตัวจึงกลับลดลงได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าเอาหลุมดำหลายหลุมมาเรียงต่อกันแล้วรวมเข้าด้วยกัน พื้นที่ทรงกลมที่ครอบทั้งหมดก็จะกลายเป็นหลุมดำไปเอง หลุมดำที่มีมวลเท่ากับทั้งเอกภพก็จะมีปริมาตรใหญ่เท่ากับเอกภพ
  • มันจะรวมเป็นหลุมดำที่มีมวลมากกว่าเดิม โดยปริมาตรรวมถึง event horizon ถูกกำหนดด้วยมวลเพียงอย่างเดียว ดังนั้นไม่ว่าจะเกิดขึ้นอย่างไร ถ้ามวลเท่ากัน ความหนาแน่นก็เท่ากัน ส่วนเรื่อง “กลืนกิน” นั้น ถ้ามองเหมือนฉีกผ้าจนรูสองรูมาเจอกันและรวมเป็นรูเดียว จะเรียกว่ารูใหญ่กลืนรูเล็กก็คงพูดยาก
  • เราไม่รู้ว่าข้างในเกิดอะไรขึ้น หลุมดำถูกนิยามด้วยปริมาณเพียงสามอย่างคือ มวล สปิน (โมเมนตัมเชิงมุม) และประจุ คาดว่าหลังการรวมตัวปริมาณเหล่านี้จะถูกนำมารวมกัน การหมุนเร็วมากอาจทำให้สปินหลังการรวมตัวเข้าใกล้ขีดวิกฤต และคลื่นความโน้มถ่วงอาจพาเอาพลังงานส่วนเกินของสปินออกไปได้
  • ตามความเข้าใจของฉัน หลุมดำทั้งสองจะโคจรรอบกันและเข้าใกล้กันไปตลอดกาล จากมุมมองของเรา เราไม่มีทางเห็นสิ่งใดตกเข้าไปในหลุมดำได้จริง เพราะการยืดขยายเวลาทำให้เราไม่มีวันเห็นอะไรข้ามขอบฟ้าไปจริงๆ รายละเอียดอธิบายไว้ที่นี่ Q&A เรื่อง time dilation
  • ตามหลักการแล้ว หลุมดำสองหลุมจะรวมมวลกันเป็นหลุมดำที่ใหญ่ขึ้น และมวลที่เพิ่มขึ้นนั้นทำให้แรงโน้มถ่วงมากขึ้นจน event horizon ขยายออกไปด้านนอก
• มุกคือถ้าไม่มี waveform (chirp) ก็แปลว่าไม่ได้เกิดขึ้น