หลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซี
*******************
หลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซี(4/6)
บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของซีรีส์บทความ 6 ตอน ที่เราจะมาทำความรู้จักกันกับทฤษฎีที่เกี่ยวกับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2020 ที่มอบให้แก่ Roger Penrose, Reinhard Genzel และ Andrea Ghez หรือเรื่องที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับผู้ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ โดยจะมีอยู่ด้วยกันหกตอน ได้แก่
1. ซิงกูลาริตี้ หรือสภาวะเอกฐาน[3]
2. ขอบฟ้าเหตุการณ์ และ cosmic censorship hypothesis[4]
3. ปริภูมิเวลาของดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลงเป็นหลุมดำ[5]
4. หลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก
5. สามเหลี่ยมเพนโรส
6. กระเบื้องเพนโรส
*******************
หลุมดำ เป็นสิ่งที่สังเกตเห็นได้ยากที่สุดสิ่งหนึ่งในเอกภพ นอกไปจากว่าตัวหลุมดำเองนั้นจะไม่ส่องแสงอะไรออกมาแล้ว การจะสังเกตเห็นแสงของวัตถุที่กำลังตกลงไปในขอบฟ้าเหตุการณ์นั้นก็ยังเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก เนื่องจากหลุมดำนั้นมีขนาดเล็กมาก โดยหลุมดำที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์จะมีขนาดเพียงแค่ 3 กิโลเมตรเพียงเท่านั้น ทำให้หลุมดำนั้นเป็นวัตถุที่เล็กและจางเกินกว่าจะสังเกตเห็นได้ด้วยวิธีปรกติ
แต่หลุมดำหนึ่ง ที่มีการคาดการณ์กันว่าจะพบได้ ก็คือหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ที่ ณ ตำแหน่งใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เรามีการคาดการณ์มานานว่า ณ ใจกลางของกาแล็กซีของเรานั้นน่าจะมีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์โดยตรงนั้นเป็นไปได้ยาก เพราะนอกไปจากจะต้องสังเกตผ่านฝุ่นอันหนาทึบที่ปกคลุมอยู่ตลอดจานของกาแล็กซีทางช้างเผือกแล้วนั้น ตัวหลุมดำเองก็ยังมีขนาดที่เล็กมาก เมื่อเทียบกับระยะทางอันห่างไกลของมัน โดยหากเปรียบเทียบกันแล้ว กล้องโทรทรรศน์ใดก็ตามที่จะสามารถสังเกตเห็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางกาแล็กซีได้ จะต้องสามารถมองเห็นรายละเอียดที่เล็กกว่าเหรียญสลึงที่วางอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ หรือเห็นอนุภาคของไวรัสที่อยู่ห่างออกไปหนึ่งกม. การจะมองเห็นหลุมดำโดยตรงจึงเป็นเรื่องที่ท้าทายเป็นอย่างมาก และทีม EHT ก็สามารถทำได้โดยการใช้เทคนิค interferometry ที่ทำให้ได้กล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใช้งานใกล้เคียงกับขนาดของโลกของเรา[6]
อย่างไรก็ตาม เราอาจจะสามารถอนุมานการมีอยู่ของหลุมดำได้ผ่านทางหลักฐานทางอ้อม ในปี 1931 Karl Jansky ได้พบสัญญาณวิทยุมาจากทิศทางของใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก แหล่งที่มาของสัญญาณวิทยุนี้จึงได้ชื่อในภายหลังว่า Sagittarius A* (Sag A*) ตามที่ตั้งของกลุ่มดาวแมงป่องที่เป็นที่ตั้งของใจกลางทางช้างเผือก มีการคาดการณ์กันว่า สัญญาณวิทยุอันแรงกล้านี้ น่าจะเกิดขึ้นจากอนุภาคมีประจุที่กำลังตกลงสู่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ แต่เราก็ยังคงไม่มีหลักฐานอื่นที่จะยืนยันว่าวัตถุนี้เป็นหลุมดำอยู่ดี
หลักฐานที่ใกล้เคียงหลักฐานโดยตรงที่สุด ที่ยืนยันว่า Sagittarius A* เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด เกิดขึ้นจากการศึกษาวงโคจรของดาวฤกษ์ที่โคจรอยู่รอบๆ Sag A* โดยที่ทีมของ Reinhard Genzel จาก Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics และ Andrea M. Ghez จาก UCLA ต่างก็ได้นำเสนอผลการติดตามตำแหน่งของดาวฤกษ์ S2 (หรือ S0-2) ที่โคจรอยู่รอบ Sag A* และพบว่าดาวฤกษ์ดวงนี้มีอัตราเร็วโคจรไปรอบๆ Sag A* สูงถึง 2.55% ของความเร็วแสง และล้อมรอบวัตถุที่มีมวลสูงถึง 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งถูกจำกัดเอาไว้ในบริเวณที่เล็กกว่า 120 หน่วยดาราศาสตร์ (ระยะวงโคจรของโลก) ซึ่งบ่งชี้ว่า Sag A* ประกอบขึ้นด้วยวัตถุที่มีมวลหนาแน่นอยู่ในบริเวณปริมาตรเล็กๆ ณ กึ่งกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา
ซึ่งถึงแม้ว่าเราจะยังไม่สามารถสังเกตหลุมดำที่ใจกลางกาแล็กซีได้โดยตรง แต่นี่ก็นับเป็นการค้นพบวัตถุที่มีความหนาแน่นมากที่สุด และเป็นหลักฐานที่ดีที่สุด ที่จะยืนยันว่า Sag A* นั้นเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีของเรา ซึ่งเท่ากับว่า ณ ตำแหน่งที่ใกล้หลุมดำที่สุด ดาวฤกษ์ S2 นั้นอยู่ห่างจากขอบฟ้าเหตุการณ์ไปเพียงแค่ 1400 เท่าของขนาดหลุมดำ (วัดโดย Scwarzschild radius) เพียงเท่านั้นเอง
และด้วยการค้นพบวัตถุที่มีมวลหนาแน่น ที่ยืนยันถึงความเป็นไปได้ที่หลุมดำจะมีอยู่จริงในธรรมชาตินี่เอง ที่ทำให้ Reinhard Genzel และ Andrea M. Ghez ได้ครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ไปครอง[2]
ภาพ: ดาวฤกษ์ที่โคจรรอบๆ หลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีของเรา โดย ESO/MPE/Marc Schartmann
อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*
[2] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/popular-information/
[3] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1430982597111942/
[4] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1435086120034923/
[5] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/1439192259624309/
[6] https://www.facebook.com/matiponblog/photos/a.255101608033386/977309255812614/
eso wiki 在 Elder Scrolls Online Wiki (esowiki) - Profile | Pinterest 的推薦與評價
Elder Scrolls Online Wiki | Wiki for Elder Scrolls Online(ESO) ... <看更多>