ทีมนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกร่วมมือกันเพื่อดูวัตถุมวลมหาศาล
วัตถุดาราศาสตร์ฟิสิกส์ขนาดมหึมาที่อยู่ห่างออกไป 27,000 ปีแสง ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 4 ล้านเท่า ล้อมรอบด้วยก๊าซร้อนจัดที่หมุนวน การมีอยู่ของหลุมดำมวลมหาศาลที่เรียกว่า Sagittarius A* นั้นถูกสร้างทฤษฎีมาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว เนื่องจากนักดาราศาสตร์ได้สังเกตดาวฤกษ์ใกล้เคียงที่โคจรรอบสิ่งที่มองไม่เห็น กะทัดรัด และมวลมากที่ใจกลางทางช้างเผือก แต่พวกเขาไม่เคยเห็นสิ่งที่เป็นอยู่จนกระทั่งบัดนี้
ในงานแถลงข่าววันนี้ นักดาราศาสตร์ได้เปิดเผยภาพแรกของหลุมดำมวลมหาศาลนี้ นั่นคือโดนัทสีส้มและสีเหลืองที่มีจุดศูนย์กลางมืด “ในที่สุด เราก็ได้เห็นหลุมดำของเราเอง” Angelo Ricarte ผู้ร่วมงาน EHT และนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian กล่าวในการให้สัมภาษณ์ “ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับหลุมดำนี้ที่ใจกลางกาแลคซีของเราจะช่วยให้เราเข้าใจเรื่องราวต้นกำเนิดของจักรวาลของเราได้”
การประกาศนี้เป็นผลงานของนักวิจัยมากกว่า 300 คนใน 80 สถาบัน รวมถึง Smithsonian Astrophysical Observatory ทั่วโลก ซึ่งเปลี่ยนเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ให้กลายเป็นหอดูดาวขนาดเท่าดาวเคราะห์ที่รู้จักกันในชื่อ Event Horizon Telescope (EHT)
Vincent Fish นักดาราศาสตร์จาก MIT Haystack Observatory และผู้ทำงานร่วมกัน EHT กล่าวว่า “กล้องโทรทรรศน์ของเราต้องใหญ่เกือบเท่าโลก ในการทำเช่นนั้น ทีมงานได้เชื่อมต่อกล้องโทรทรรศน์มากกว่าครึ่งโหลทั่วโลกโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอโรเมทรี “ด้วยการเชื่อมโยงสัญญาณและการศึกษาข้อมูลที่ได้ เราสามารถสร้างภาพของแหล่งที่มาขึ้นใหม่ได้ ยิ่งมีกล้องโทรทรรศน์มากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น”
ภาพให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับความลึกลับของหลุมดำและยืนยันเพิ่มเติมเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพที่มีมายาวนานของไอน์สไตน์ แม้จะมีชื่อของมัน แต่หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีของเรานั้นค่อนข้างเล็กในท้องฟ้ายามค่ำคืน จาก Earth “มันเหมือนกับการมองหาลูกเทนนิสบนดวงจันทร์” James Cooney นักจักรวาลวิทยาจากมหาวิทยาลัย Central Florida กล่าวซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการประกาศล่าสุดกล่าว
การสังเกตการณ์เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ EHT สร้างข้อมูล 3.5 เพตะไบต์ เทียบเท่ากับวิดีโอ TikTok 100 ล้านรายการ ซึ่งรวมกันโดยใช้อัลกอริธึมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน ข้อมูลมีขนาดใหญ่มากจนต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะส่งข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ต ดังนั้นทีมงานจึงส่งฮาร์ดไดรฟ์ไปยังสถานที่ต่างๆ ทั่วโลกเพื่อทำการวิเคราะห์
เนื่องจากหลุมดำกลืนกินทุกสิ่งรอบตัว รวมถึงแสง ภาพเหล่านี้จึงไม่ใช่สิ่งที่เราคิดว่าเป็นภาพถ่ายทั่วไป แต่เป็นภาพเงาของหลุมดำแทน ในขณะที่วัสดุที่มีความร้อนสูงยิ่งหมุนรอบหลุมดำ มันจะเรืองแสงและส่องสว่าง หลุมดำขนาดมหึมาทำให้เกิดเงาบนก๊าซที่เรืองแสงและถูกกลืนกิน
นักวิทยาศาสตร์ EHTใช้เทคนิคที่คล้ายคลึงกันในการสร้างภาพแรกของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ M87*ซึ่งเผยแพร่ในปี 2019 แต่หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างแตกต่าง มันเล็กกว่ามาก และก๊าซก็หมุนไปรอบๆ เร็วขึ้นมาก การจับภาพนั้น “เหมือนกับการพยายามถ่ายภาพที่ชัดเจนของลูกสุนัขที่กำลังไล่ตามหางของมันอย่างรวดเร็ว” Chi-kwan Chan นักวิทยาศาสตร์ของ EHT จากมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าว
ทีมงานต้องเผชิญกับความท้าทายอื่นๆ เช่น การสังเกตหลุมดำผ่านชั้นบรรยากาศของโลกและก๊าซที่ปั่นป่วนในกาแลคซีของเรา นักวิจัยที่ EHT ได้รวบรวมภาพหลายหมื่นภาพและวิเคราะห์ Katie Bouman แห่ง Caltech แห่ง EHT แห่ง EHT ผู้ซึ่งให้เครดิตกับพลังของการถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อช่วยในการเอาชนะ อุปสรรคเหล่านั้น
ภาพของราศีธนู A* ร่วมกับภาพก่อนหน้าของหลุมดำ M87* ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีข้อมูลมากขึ้นในการศึกษาหลุมดำ M87* อยู่ไกลจากโลกมาก และใหญ่กว่าราศีธนู A* ถึง 1,000 เท่า ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์มีโอกาสเปรียบเทียบทั้งสองได้ พวกเขาสามารถมองเข้าไปใกล้ๆ ว่าก๊าซมีพฤติกรรมอย่างไรรอบหลุมดำ และรับข้อมูลเชิงลึกว่าแรงโน้มถ่วงมีพฤติกรรมอย่างไรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ใกล้กับหลุมดำ
ข้อสังเกตนี้ยังเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ภาพทั้งสองของหลุมดำทั้งสองมีลักษณะคล้ายกันเพราะเป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วง ตามคำบอกเล่าของไอน์สไตน์ กาลอวกาศ—หรือโครงสร้างของจักรวาล—เปลี่ยนรูปรอบๆ หลุมดำด้วยวิธีเดียวกัน โดยไม่คำนึงถึงมวลของพวกมัน และสามารถทำนายขนาดของเงาที่เปล่งออกมาได้ ภาพของหลุมดำสองหลุม แม้จะมีขนาดต่างกัน แต่ก็เกือบจะเหมือนกันหมด
Feryal Özel นักวิทยาศาสตร์ EHT จากมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าวในงานแถลงข่าวว่า “นี่คือสิ่งที่เราหวังว่าจะได้พบจากการทำนายทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ “เป็นเพราะข้อเท็จจริงนี้เองที่เราสามารถใช้การสังเกตใหม่เหล่านี้ ภาพของ [ราศีธนู A*] เพื่อทำการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่แข็งแกร่งที่สุดชิ้นหนึ่งจนถึงปัจจุบัน”
ภาพของหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีของเราไม่ใช่การสังเกตการณ์ครั้งสุดท้ายที่ทีม EHT วางแผนไว้ นักวิจัยเริ่มการรณรงค์สังเกตการณ์ครั้งใหญ่ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2565 ซึ่งรวมถึงกล้องโทรทรรศน์เพิ่มเติมในอาเรย์ โดยมุ่งเป้าไปที่การสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงกว่าของขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำ หรือแม้แต่ภาพยนตร์ และเนื่องจาก EHT มีขนาดจำกัดโดยโลกของเรา นักดาราศาสตร์บางคนจึงหวังว่าโครงการจะมุ่งสู่อวกาศเพื่อสร้างภาพหลุมดำที่น่าประทับใจยิ่งขึ้น
