ภาพใหม่จากการทำงานร่วมกันของกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซอน (EHT) ได้ค้นพบสนามแม่เหล็กที่มีกำลังแรงและมีการเรียงตัวเป็นเกลียวจากขอบหลุมดำมวลมหาศาลราศีธนู A* (Sgr A) เมื่อมองเห็นในแสงโพลาไรซ์เป็นครั้งแรก มุมมองใหม่ของสัตว์ประหลาดที่ซ่อนอยู่ใจกลางกาแลคซีทางช้างเผือกได้เผยให้เห็นโครงสร้างสนามแม่เหล็กที่คล้ายคลึงกับหลุมดำใจกลางกาแลคซี M87 อย่างมาก ซึ่งบอกเป็นนัยว่าแม่เหล็กแรงสูง สนามอาจจะพบได้ทั่วไปในหลุมดำทั้งหมด ความคล้ายคลึงกันนี้ยังบอกเป็นนัยถึงเจ็ตที่ซ่อนอยู่ใน Sgr A ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ในวันนี้ใน The Astrophysical Journal Letters
ในปี 2022 นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยภาพแรกของ Sgr A* ในงานแถลงข่าวทั่วโลก รวมถึงที่หอดูดาวยุโรปตอนใต้ (ESO) แม้ว่าหลุมดำมวลมหาศาลของทางช้างเผือกซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 27,000 ปีแสงนั้นมีขนาดเล็กกว่าหลุมดำ M87 มากกว่าพันเท่าและมีมวลน้อยกว่าหลุมดำ M87 ซึ่งเป็นหลุมดำแห่งแรกที่ถ่ายภาพได้ การสำรวจพบว่าทั้งสองดูคล้ายกันอย่างน่าทึ่ง . สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าทั้งสองมีลักษณะร่วมกันนอกเหนือจากรูปลักษณ์ภายนอกหรือไม่ ทีมงานจึงตัดสินใจศึกษา Sgr A* ในแสงโพลาไรซ์ การศึกษาแสงรอบๆ หลุมดำ M87 (M87) ก่อนหน้านี้เผยให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กรอบๆ หลุมดำทำให้หลุมดำปล่อยไอพ่นมวลสารอันทรงพลังกลับสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบ จากผลงานชิ้นนี้ ภาพใหม่ๆ ได้เปิดเผยว่าสิ่งเดียวกันนี้อาจเป็นจริงสำหรับ Sgr A
“สิ่งที่เราเห็นตอนนี้คือมีสนามแม่เหล็กแรงสูง บิดเบี้ยว และเป็นระเบียบใกล้กับหลุมดำใจกลางกาแลคซีทางช้างเผือก” ซารา อิสซาอูน โครงการ NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ กล่าว | Harvard และ Smithsonian สหรัฐอเมริกา และผู้ร่วมเป็นผู้นำโครงการ “พร้อมกับ Sgr A* ที่มีโครงสร้างโพลาไรซ์ที่คล้ายกันอย่างน่าทึ่งกับที่เห็นในหลุมดำ M87* ที่ใหญ่กว่าและทรงพลังกว่ามาก เราได้เรียนรู้ว่าสนามแม่เหล็กแรงสูงและเป็นระเบียบมีความสำคัญต่อการที่หลุมดำมีปฏิกิริยากับก๊าซและสสารรอบๆ พวกเขา.”
แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สั่นหรือเคลื่อนที่ซึ่งช่วยให้เรามองเห็นวัตถุได้ บางครั้งแสงจะแกว่งไปในทิศทางที่ต้องการ และเราเรียกมันว่า “โพลาไรซ์” แม้ว่าแสงโพลาไรซ์จะล้อมรอบเรา แต่สำหรับดวงตาของมนุษย์ แสงนั้นแยกไม่ออกจากแสง ‘ปกติ’ ในพลาสมารอบหลุมดำเหล่านี้ อนุภาคที่หมุนวนรอบเส้นสนามแม่เหล็กทำให้เกิดรูปแบบโพลาไรเซชันที่ตั้งฉากกับสนาม ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นรายละเอียดที่ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าเกิดอะไรขึ้นในบริเวณหลุมดำ และทำแผนที่เส้นสนามแม่เหล็กของพวกมัน
“ด้วยการถ่ายภาพแสงโพลาไรซ์จากก๊าซเรืองแสงร้อนใกล้หลุมดำ เรากำลังอนุมานโครงสร้างและความแรงของสนามแม่เหล็กโดยตรงที่ไหลเวียนของก๊าซและสสารที่หลุมดำดูดกลืนและดีดออกมา” Harvard Black Hole Initiative Fellow และ ผู้ร่วมโครงการ Angelo Ricarte “แสงโพลาไรซ์สอนเรามากขึ้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ดาราศาสตร์ คุณสมบัติของก๊าซ และกลไกที่เกิดขึ้นเมื่อหลุมดำป้อนเข้ามา”
แต่การถ่ายภาพหลุมดำในแสงโพลาไรซ์นั้นไม่ง่ายเหมือนกับการสวมแว่นกันแดดโพลาไรซ์ และนี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ Sgr A* ซึ่งเปลี่ยนแปลงเร็วมากจนไม่สามารถนั่งนิ่งสำหรับการถ่ายภาพได้ การถ่ายภาพหลุมดำมวลมหาศาลต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนเหนือกว่าเครื่องมือที่ใช้จับ M87* ก่อนหน้านี้ ซึ่งเป็นเป้าหมายที่มั่นคงกว่ามาก Geoffrey Bower นักวิทยาศาสตร์โครงการ EHT จากสถาบันดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ Academia Sinica ไทเปกล่าวว่า “เนื่องจาก Sgr A* เคลื่อนที่ไปรอบๆ ขณะที่เราพยายามถ่ายภาพ จึงเป็นเรื่องยากที่จะสร้างแม้แต่ภาพที่ไม่มีโพลาไรซ์” เสริมว่าภาพแรก เป็นค่าเฉลี่ยของหลายภาพเนื่องจากการเคลื่อนไหวของ Sgr A* “เรารู้สึกโล่งใจที่การถ่ายภาพโพลาไรซ์สามารถทำได้ โมเดลบางรุ่นมีความสับสนและปั่นป่วนเกินกว่าจะสร้างภาพโพลาไรซ์ได้ แต่ธรรมชาติก็ไม่ได้โหดร้ายขนาดนั้น”
Mariafelicia De Laurentis รองนักวิทยาศาสตร์โครงการ EHT และศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Naples Federico II ประเทศอิตาลี กล่าวว่า “ด้วยตัวอย่างของหลุมดำสองหลุมซึ่งมีมวลต่างกันมากและกาแลคซีโฮสต์ต่างกันมาก สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดสิ่งที่พวกเขาเห็นด้วยและไม่เห็นด้วย บน. เนื่องจากทั้งสองกำลังชี้เราไปยังสนามแม่เหล็กแรงสูง จึงแสดงให้เห็นว่านี่อาจเป็นคุณลักษณะที่เป็นสากลและอาจเป็นพื้นฐานของระบบประเภทนี้ ความคล้ายคลึงอย่างหนึ่งระหว่างหลุมดำทั้งสองนี้อาจเป็นไอพ่น แต่ในขณะที่เราถ่ายภาพวัตถุที่ชัดเจนมากใน M87* เรายังไม่พบหนึ่งใน Sgr A*”
ในการสังเกตการณ์ Sgr A* การทำงานร่วมกันได้เชื่อมโยงกล้องโทรทรรศน์แปดตัวทั่วโลกเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์เสมือนขนาดโลก EHT อาร์เรย์มิลลิเมตร/ซับมิลลิเมตรขนาดใหญ่ของอาตากามา (ALMA) ซึ่งมี ESO เป็นหุ้นส่วน และการทดลองเบิกทางอาตากามา (APEX) ที่ ESO เป็นเจ้าภาพ ทั้งสองแห่งทางตอนเหนือของชิลี เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายที่ทำการสำรวจซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2560
María Díaz Trigo จาก ESO นักวิทยาศาสตร์โครงการ ALMA แห่งยุโรปกล่าวว่า ALMA เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดและทรงพลังที่สุดใน EHT ALMA มีบทบาทสำคัญในการทำให้ภาพนี้เป็นไปได้ การอัพเกรดความไวซึ่งจะทำให้ ALMA มีความไวมากขึ้น และยังคงเป็นผู้เล่นพื้นฐานในการสังเกตการณ์ EHT ของ Sgr A* และหลุมดำอื่นๆ ในอนาคต
EHT ดำเนินการสังเกตการณ์หลายครั้งตั้งแต่ปี พ.ศ. 2560 และมีกำหนดจะสังเกตการณ์ Sgr A* อีกครั้งในเดือนเมษายน พ.ศ. 2567 ในแต่ละปี ภาพได้รับการปรับปรุงเมื่อ EHT รวมกล้องโทรทรรศน์ใหม่ แบนด์วิธที่ใหญ่ขึ้น และความถี่ในการสังเกตใหม่ การขยายที่วางแผนไว้สำหรับทศวรรษหน้าจะทำให้สามารถฉายภาพยนตร์ความเที่ยงตรงสูงของ Sgr A* ได้ อาจเผยให้เห็นเจ็ตที่ซ่อนอยู่ และอาจทำให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตลักษณะโพลาไรเซชันที่คล้ายคลึงกันในหลุมดำอื่นๆ ในขณะเดียวกัน การขยาย EHT ไปสู่อวกาศจะทำให้ได้ภาพหลุมดำที่คมชัดกว่าที่เคยเป็นมา
Text Source: ESO
Image Credit: EHT Collaboration
