กล้องฯ Event Horizon เผยภาพสนามแม่เหล็กรอบหลุมดำใจกลางทางช้างเผือก

กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Horizon) เผยภาพสนามแม่เหล็กรอบหลุมดำ Sagittarius A* ซึ่งคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับหลุมดำ M87 แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กความเข้มสูงสามารถเกิดขึ้นล้อมรอบหลุมดำได้ทุกดวง

หลังจากที่นักดาราศาสตร์ของโครงการกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Horizon) สามารถถ่ายภาพหลุมดำ Sagittarius A* หลุมดำที่อยู่ใจกลางทางช้างเผือกของเราได้สำเร็จ นักดาราศาสตร์ได้ใช้เทคนิคโพลาเรเซชันในการถ่ายภาพเพื่อศึกษาพฤติกรรมสนามแม่เหล็กของหลุมดำดวงนี้ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ภาพหลุมดำ Sgr A_ ผ่านการโพลาไรซ์เพื่อเผยสภาพสนามแม่เหล็กที่ล้อมรอบหลุมดำ

การถ่ายภาพการโพลาไรซ์ของแสงครั้งนี้นั้นยากกว่าการถ่ายภาพศึกษาสนามแม่เหล็กของหลุมดำมวลยิ่งยวด M87 เนื่องจากหลุมดำ Sagittarius A* มีขนาดที่เล็กกว่ามาก อีกทั้งกิจกรรมของหลุมดำนั้นไม่คงที่เหมือนกับกิจกรรมที่เกิดขึ้นรอบหลุมดำมวลยิ่งยวด ทำให้การถ่ายภาพการเปลี่ยนแปลงสมบัติโพลาไรเซชันของแสงที่เปล่งมาจากจานพอกพูนมวล (accretion disc) ยิ่งเป็นไปได้ยากขึ้น แต่ถึงกระนั้นธรรมชาติก็ไม่ได้โหดร้ายกับความสงสัยใคร่รู้ของมนุษย์มากจนเกินไปนัก เราจึงสามารถถ่ายภาพแสงโพลาไรซ์จากการถูกบิดเบือนโดยสนามแม่เหล็กของหลุมดำ Sagittarius A* ได้

แสงของวัตถุในจานพอกพูนมวลถึงเกิดโพลาไรเซชันและการโพลาไรเซชันนี้ทำให้เราเข้าใจสนามแม่เหล็กของหลุมดำได้อย่างไร

เนื่องจากว่าสสารที่ร้อนจัดในจานพอกพูนมวลนั้น สามารถแผ่พลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ และสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากหลุมดำสามารถบิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อยออกมาให้ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กของมัน ทำให้เมื่อเรามองแสงโพลาไรซ์แล้วจึงเห็นรูปแบบการเรียงตัวและบิดเกลียวของสสารในจานพอกพูนมวลและสามารถวัดค่าความเข้มของสนามแม่เหล็กที่อยู่ล้อมรอบจานพอกพูนมวลของหลุมดำได้

ภาพซ้ายมือคือภาพโพลาไรเซชันของหลุมดำ M87 ภาพขวามือคือภาพโพลาไรเซชันของหลุมดำ Sgr A_ ซึ่งทั้งสองมีรูปร่างหน้าตาของหลุมดำที่คล้ายกัน แสดงให้เห็นว่าอาจจะเป็นสภาพปกติที่สามารถเห็นได้รอบหลุมดำ

แต่ถึงกระนั้นการมองแสงโพลาไรซ์ของหลุมดำ Sagittarius A* ก็ไม่ได้ง่ายเหมือนกับการใส่ฟิลเตอร์ให้กล้องถ่ายภาพ เนื่องจากหลุมดำ Sagittarius A* นั้นมีขนาดที่เล็ก มีกิจกรรมที่น้อย และกล้องโทรทรรศน์ Event Horizon ซึ่งติดตั้งบนพื้นโลกของเรานั้นเคลื่อนที่รอบใจกลางกาแล็กซีของเราอย่างรวดเร็ว ทำให้การถ่ายภาพแสงโพลาไรซ์ของหลุมดำ Sagittarius A* ที่ใจกลางทางช้างเผือกยากกว่าการถ่ายภาพหลุมดำ M87 ที่ใหญ่กว่า ห่างไกล และอยู่นิ่งกว่า ทีมนักดาราศาสตร์จึงต้องใช้อุปกรณ์และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนกว่าการถ่ายภาพหลุมดำ M87

ภาพถ่ายโพลาไรซ์ของหลุมดำทั้งสองนี้แสดงให้เห็นพฤติกรรมการโพลาไรซ์ของแสงที่คล้ายกัน ซึ่งหลุมดำทั้งสองนั้นมีความแตกต่างกันมากทั้งเรื่องของขนาดหลุมดำ ตำแหน่งที่อยู่ และกิจกรรมของมัน แต่ถึงกระนั้น สนามแม่เหล็กแรงสูงรอบหลุมดำก็บิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกแผ่ออกมาในลักษณะเดียวกัน นี่อาจหมายถึงสนามแม่เหล็กแรงสูงนั้นสามารถเกิดขึ้นรอบหลุมดำได้ทุกดวง

ภาพตำแหน่งของหลุมดำ Sgr A_ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก

กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซันแท้จริงเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ที่ได้รับความร่วมมือจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ติดตั้งไว้ทั่วโลกข้อมูลที่ได้รับจึงเปรียบเสมือนกับเรามีจานรับสัญญาณวิทยุขนาดเท่ากับโลกของเรา เพื่อเก็บภาพถ่ายของหลุมดำที่อยู่ห่างไกล ซึ่งด้วยความร่วมมือขององค์การวิจัยนานาชาติ กล้องโทรทรรศน์ Event Horizon นี้สามารถถ่ายภาพหลุมดำภาพแรกได้เมื่อปี 2019 และสามารถถ่ายภาพหลุมดำ Sagittarius A* หลุมดำใจกลางทางช้างเผือกของเราได้ในปี 2022

กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซันจะมีภารกิจสำรวจหลุมดำ Sagittarius A* อีกครั้งในเดือนเมษายน 2024 ในแต่ละปี Event Horizon จะได้รับภาพถ่ายที่มีคุณภาพสูงขึ้น แบนด์วิดท์ใหญ่ขึ้น และความถี่ที่เพิ่มมากขึ้น ซึ่งในทศวรรษนี้ โครงการกล้องโทรทรรศน์ Event Horizon จะมีการเพิ่มจำนวนกล้องโทรทรรศน์วิทยุในเครือข่าย เพื่อเก็บข้อมูลของหลุมดำให้ได้มากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร : ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล: eso, eventhorizontelescope

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech