สล็อตแตกง่าย ทีมงาน Event Horizon Telescope กำลังเตรียมพร้อมสำหรับการค้นพบเพิ่มเติม หลุมดำเป็นสัตว์ร้ายที่น่าอับอาย สัตว์ประหลาดมวลมหึมาที่อาศัยอยู่ที่ใจกลางกาแลคซี่มีน้ำหนักหลายล้านถึงหลายพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ และควบคุมชะตากรรมของทุกสิ่งในบริเวณใกล้เคียงรวมถึงแสง แม้จะมีอิทธิพลเหนือดาราจักรบ้านเกิด หลุมดำก็ไม่เคยปรากฏใบหน้า
จนถึงตอนนี้.
หลังจากกว่าทศวรรษของการทำงาน ผลลัพธ์จากกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์หรือ EHT ได้ทำให้โลกตะลึงในปีนี้ด้วยภาพแรกตรงของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ ซึ่งเป็นบริเวณที่เกินกว่าที่แม้แต่แสงจะหลบเลี่ยงไม่ได้
ในการสร้างภาพที่น่าทึ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้รวม “กล้องโทรทรรศน์” ขนาดใหญ่เข้าด้วยกันโดยเชื่อมต่อหอดูดาวเจ็ดแห่งทั่วโลกเพื่อสร้างเครื่องมือที่มีขนาดเท่ากับโลก ( SN: 4/27/19, p. 7 ) ผลลัพธ์: ภาพเงาทรงกลมของหลุมดำตัดกับฉากหลังคล้ายวงแหวนของจานสะสมมวลสารเรืองแสงที่เรืองแสง ก๊าซและวัสดุอื่นๆ ที่ดึงดูดโดยความอยากอาหารโน้มถ่วงของหลุมดำ
เกือบจะในทันที ภาพนั้นสนับสนุนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ชั่งน้ำหนักในวิธีที่ดีที่สุดในการวัดมวลของหลุมดำ ( SN Online: 4/22/19 ) และให้หลักฐานว่าขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นจริง ตอนนี้ทีม EHT กำลังขุดค้นว่าข้อมูลจำนวนมหาศาลของกล้องโทรทรรศน์สามารถเปิดเผยอะไรได้อีก ด้วยความหวังว่าจะสามารถไขความลึกลับของหลุมดำได้มากขึ้น
“นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ของการสังเกตการณ์ขอบฟ้าเหตุการณ์” Kazu Akiyama สมาชิกทีม EHT และนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก MIT Haystack Observatory ใน Westford, Mass กล่าว
ส แนปชอ ตหลุมดำเริ่มต้นเปิดเผยในเดือนเมษายน โดยโฟกัสไปที่กาแลคซี่ที่อยู่ห่างไกล M87 ( SN: 4/27/19, p. 6 ) ที่มวลดวงอาทิตย์ประมาณ 6.5 พันล้านดวง หลุมดำของ M87 นั้นมีมวลประมาณ 1,600 เท่าของเป้าหมายอื่นของ EHT ซึ่งเป็นหลุมดำใจกลางทางช้างเผือก หลุมดำนั้น ราศีธนู A* หรือที่เรียกว่า Sgr A* มีน้ำหนักประมาณ 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์
การมีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้ยักษ์ของ M87 เป็นเรื่องง่าย ก๊าซที่หมุนรอบหลุมดำนั้นมีความเฉื่อยมากกว่าและเปลี่ยนความสว่างน้อยกว่าและน้อยกว่าก๊าซที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วรอบ Sgr A*
“M87 นั่งนิ่งเพื่อถ่ายภาพเหมือน” Andrew Chael สมาชิกทีม EHT นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว “Sgr A* เหมือนเสือชีตาห์วิ่งข้ามกรอบ”
ในข้อมูลที่รวบรวมระหว่างสัปดาห์ในเดือนเมษายน 2017
Sgr A* ได้เปลี่ยนลักษณะที่ปรากฏในช่วงเวลาไม่กี่นาที ดังนั้นในขณะที่หลุมดำของ M87 ยืมตัวเองมาเป็นภาพนิ่ง “สำหรับ Sgr A* เราอาจจำเป็นต้องสร้างภาพยนตร์” Akiyama กล่าว
วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างภาพยนตร์คือการแบ่งการสังเกตในคืนหนึ่งออกเป็นส่วนๆ สร้างภาพจากแต่ละส่วนและรวมเข้าด้วยกัน Katie Bouman สมาชิกทีม EHT นักวิทยาศาสตร์ข้อมูลของ Caltech กล่าว แต่ไม่มีข้อมูลเพียงพอในส่วนที่เล็กที่สุดเพื่อสร้างภาพที่น่าเชื่อถือ “คุณสร้างเรื่องไร้สาระขึ้นมาใหม่” เธอกล่าว
ทีมงานกำลังทำงานเกี่ยวกับเทคนิคในการเติมช่องว่างและนำข้อมูลเกี่ยวกับการปรากฏตัวของหลุมดำไปข้างหน้าอย่างทันท่วงที “เราคิดว่าถึงแม้ว่าแหล่งกำเนิดจะมีวิวัฒนาการ แต่ก็ไม่ได้พัฒนาแบบสุ่ม — มีความต่อเนื่องในการที่ก๊าซเคลื่อนที่ไปรอบๆ หลุมดำ” Bouman กล่าว เธอและเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะเข้าใจโครงสร้างของหลุมดำโดยการเย็บภาพยนตร์ที่เล่นได้อย่างราบรื่น
Feryal Özel นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาในทูซอนกล่าวว่าการมองดูขอบฟ้าเหตุการณ์ของ Sgr A* ให้ดีจะทำให้นักฟิสิกส์ได้รับการทดสอบที่ดีที่สุดเรื่องหนึ่งซึ่งเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีเก่าแก่นับศตวรรษทำนายว่ามวลของหลุมดำบิดเบี้ยวกาลอวกาศอย่างไร ( SN: 10/17/15, p. 16 ) ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำสำหรับขนาดของวงแหวนสว่างและเงามืดสำหรับหลุมดำที่มีมวลที่กำหนด
หลุมดำของ M87 อยู่ไกลเกินกว่าที่นักดาราศาสตร์จะทราบมวลของมันได้อย่างแม่นยำก่อนที่จะถ่ายภาพ แต่มวลของ Sgr A* เป็นที่รู้จักกันดี เนื่องจากการตรวจวัดดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำของทางช้างเผือกมาหลายทศวรรษ การเก็บภาพของ Sgr A* จะเป็น “การทดสอบที่ชัดเจนสำหรับบางสิ่งที่เราต้องการดู” Özel กล่าว “แหวนกับเงามันเป็นขนาดที่คุณคาดหวังหรือไม่ใช่…. นั่นเป็นโอกาสที่เหลือเชื่อสำหรับเรา”
ภาพยนตร์เรื่องหลุมดำของ M87 อาจอยู่ในผลงานเช่นกัน “การสังเกตของเราให้หลักฐานที่ดีว่า M87 กำลังเปลี่ยนแปลง [ภายใน] ช่วงเวลาของสัปดาห์จริงๆ” Akiyama กล่าว การศึกษาว่าการเปลี่ยนแปลงของหลุมดำสามารถเปิดเผยรายละเอียดว่ามันหมุนอย่างไร โดยหมุนพลาสม่าแม่เหล็กไปรอบๆ ราวกับกระโปรงของนักเต้น
ขุมทรัพย์อื่น ๆ ที่รออยู่ในข้อมูลที่รวบรวมไว้แล้วคือโพลาไรซ์ของแสงที่ปล่อยออกมาจากวงแหวนสว่างของหลุมดำของ M87 การวัดทิศทางของคลื่นแสง เช่น การแกว่งขึ้นและลง ซ้ายและขวา หรือทำมุม ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุการจัดเรียงของสนามแม่เหล็กแรงสูงใกล้กับหลุมดำได้ สนามแม่เหล็กเหล่านั้นคิดว่าจะควบคุมวิธีที่หลุมดำเพิ่มจำนวนขึ้น สล็อตแตกง่าย
