เกิดอะไรขึ้น? ขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำมวลยวดยิ่ง
ในปี 2019 นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดตัวภาพแรกของหลุมดำ M87* การสังเกตเหล่านั้นเป็นจุดเริ่มต้นของการสืบสวนใหม่ๆ เกี่ยวกับวิธีการทำงานของหลุมดำ การเติบโต และการเปลี่ยนแปลงของพวกมัน และตอนนี้ หลังจากการอัปเกรดหลายครั้ง เครือข่าย Event Horizon Telescope กลับมาพร้อมกับระเบิดลูกใหญ่อีกครั้งโดยมุ่งเน้นไปที่ M87* พบร่องรอยที่น่าสนใจของฟิสิกส์ที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำเอง
ในชุดภาพที่ถ่ายโดย EHT ระหว่างปี 2017 ถึง 2021 นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กของหลุมดำโดยไม่คาดฝัน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือโพลาไรเซชันของมันพลิก พวกเขายังตรวจพบเจ็ตประหลาดที่พุ่งออกมาจาก M87* การสังเกตการณ์เหล่านี้ทำให้นักวิจัยได้เห็นภาพหลุมดำที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมีมา และอาจเป็นผลให้เกิดสภาวะที่รุนแรงรอบๆ มัน ผลการวิจัยดังกล่าวเตรียมที่จะเผยแพร่ใน วารสาร Astronomy & Astrophysics ที่กำลังจะมาถึง
Mariafelicia De Laurentis ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยและนักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเนเปิลส์เฟเดริโกที่ 2 ในอิตาลี กล่าวในแถลงการณ์ว่า “ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่า EHT กำลังพัฒนาไปสู่หอดูดาวทางวิทยาศาสตร์อย่างเต็มรูปแบบ ไม่เพียงแต่สามารถส่งมอบภาพที่ไม่เคยมีมาก่อนเท่านั้น แต่ยังสามารถสร้างความเข้าใจที่ก้าวหน้าและสอดคล้องกันเกี่ยวกับฟิสิกส์ของหลุมดำได้อีกด้วย”
M87* เป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่ตั้งอยู่ใจกลางกาแล็กซี M87 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 55 ล้านปีแสง ประมาณการกันว่าสัตว์ร้ายตัวนี้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึงหกพันล้านเท่า หลุมดำขนาดมหึมาเช่นนี้ควรมีอิทธิพลแรงโน้มถ่วงอย่างมากต่อสสารใดๆ ที่อยู่ใกล้เคียง ดังที่เห็นในวงแหวนพลาสมาสีส้มสว่างในภาพ
สิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์ประหลาดใจคือการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในทิศทางของพลาสมาที่หมุนวนรอบ M87* หรือที่เรียกกันทางเทคนิคว่ารูปแบบโพลาไรเซชัน สิ่งนี้บ่งชี้ว่าบริเวณรอบๆ M87* เป็น “สภาพแวดล้อมที่ปั่นป่วนและมีการพัฒนา ซึ่งสนามแม่เหล็กมีบทบาทสำคัญในการควบคุมวิธีการที่สสารตกลงไปในหลุมดำและพลังงานถูกปล่อยออกไป” นักวิจัยอธิบาย
Paul Tiede ผู้ร่วมเขียนนำของการศึกษาและนักดาราศาสตร์แห่ง Center for Astrophysics at Harvard & Smithsonian กล่าวว่า “สิ่งที่น่าทึ่งคือขนาดของวงแหวนยังคงสอดคล้องกันตลอดหลายปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นการยืนยันเงาของหลุมดำที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้ แต่รูปแบบโพลาไรเซชันเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก”
เขากล่าวเสริมว่า “สิ่งนี้บอกเราว่าพลาสมาที่มีสนามแม่เหล็กหมุนวนใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์นั้นอยู่ไกลจากสภาวะคงที่ มันมีพลวัตและซับซ้อน ผลักดันแบบจำลองทางทฤษฎีของเราไปสู่ขีดจำกัด”
การสังเกตการณ์ชี้ให้เห็นว่ารูปแบบโพลาไรเซชันที่ M87* พลิกทิศทางในปี 2017 ก่อนที่จะหมุนวนไปในทิศทางอื่นในปี 2021
Jongho Park ผู้ร่วมเขียนบทความอีกคนและนักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยคยองฮีในเกาหลีใต้กล่าวว่า “มันท้าทายแบบจำลองของเราและแสดงให้เห็นว่ายังมีอีกมากที่เรายังไม่เข้าใจใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์”
ฟิสิกส์ของหลุมดำก็คือหลุมดำที่มีคำถามและปริศนามากมายที่ยังไม่ได้รับคำตอบ การบอกใบ้ใดๆ ที่เราได้รับช่วยให้วิทยาศาสตร์ของเราก้าวหน้าไปข้างหน้า: หลุมดำมวลยวดยิ่งเช่น M87* มีความสำคัญต่อวิธีการที่กาแลคซีสร้างดาวฤกษ์ และช่วยกระจายเมล็ดพันธุ์พลังงานไปทั่วจักรวาล
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เจ็ตพลังงานที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำขนาดใหญ่ดังกล่าวเป็น “ห้องปฏิบัติการที่ไม่เหมือนใคร” สำหรับนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ศึกษา รังสีแกมมา หรือ นิวตริโนพลังงานสูง นักวิจัยกล่าว โดยนำเสนอข้อมูลมากมายเกี่ยวกับบทบาทของหลุมดำในการวิวัฒนาการของจักรวาล
เกิดอะไรขึ้น? ขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำมวลยวดยิ่ง
ทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่ขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำมวลยวดยิ่ง
จากข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการณ์ล่าสุดเกี่ยวกับ M87* ทำให้เราได้เห็นถึงความเปลี่ยนแปลงและพลวัตที่เกิดขึ้นใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำมวลยวดยิ่งเหล่านี้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ท้าทายความเข้าใจและแบบจำลองทางทฤษฎีที่เรามีอยู่ การศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการไขความลับของหลุมดำและบทบาทของมันในจักรวาล
การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่เปิดมุมมองใหม่เกี่ยวกับการทำงานของหลุมดำ แต่ยังกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาเครื่องมือและเทคนิคการสังเกตการณ์ที่ล้ำสมัยมากยิ่งขึ้น เพื่อให้เราสามารถสำรวจและทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้ได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นในอนาคต