ทีมนักดาราศาสตร์ต่างประเทศและไทย ร่วมค้นพบการส่ายของเจ็ตรอบหลุมดำใจกลางกาแล็กซี M87 หลังติดตามสังเกตการณ์นานกว่า 20 ปี โดยพบว่าเจ็ตเปลี่ยนทิศทางประมาณ 10 องศา เป็นวัฏจักรที่มีคาบ 11 ปี นับเป็นหลักฐานแรกที่บ่งชี้และยืนยันสมมุติฐานว่าหลุมดำอาจกำลังหมุน
งานวิจัย ตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature เมื่อวานนี้ (27 ก.ย. 66) เปิดเผยว่า หลุมดำ M87 ซึ่งเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดขนาดมวลกว่า 6,500 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ตั้งอยู่บริเวณใจกลางกาแล็กซี M87 อยู่ห่างจากโลกประมาณ 55 ล้านปีแสง ล่าสุด นักวิจัย NARIT ร่วมใช้ข้อมูลจากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ East Asia VLBI Network (EAVN) ซึ่งมี สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ จากประเทศไทยเป็นหนึ่งในสมาชิก พบว่าทิศทางของเจ็ตมีการเปลี่ยนทิศทางประมาณ 10 องศา เป็นวัฏจักรที่มีคาบ 11 ปี การค้นพบการส่ายของเจ็ตนั้น สามารถอธิบายได้ด้วยการส่ายของกาลอวกาศที่จะเกิดขึ้นรอบหลุมดำที่หมุนรอบตัวเองอยู่ เป็นหลักฐานสำคัญว่าหลุมดำนั้นกำลังหมุน
สำหรับบริเวณใจกลางกาแล็กซีนั้นมักจะมีหลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล ดึงดูดมวลจำนวนมากไปไว้รอบ ๆ ในขณะที่ตกลงสู่หลุมดำ มวลสารบางส่วนนี้จะถูกดีดออกไปทางขั้ว เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้เรียกว่า “เจ็ต” มีลักษณะเป็นลำแก๊ส ประกอบจากพลาสมา พุ่งออกมาเป็นระยะทางหลายร้อยถึงพันปีแสงด้วยความเร็วใกล้แสง กลไกการถ่ายเทพลังงานระหว่างหลุมดำมวลยิ่งยวด จานพอกพูนมวล และเจ็ต นับเป็นอีกหนึ่งปริศนาอันยิ่งใหญ่ของนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์มานานนับศตวรรษ ปัจจุบัน ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับที่สุดคือ พลังงานบางส่วนที่ทำให้เกิดเจ็ตพลังงานสูง อาจถ่ายทอดมาจากหลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ อย่างไรก็ตาม การหมุนของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่เป็นกุญแจสำคัญของกระบวนการนี้นั้นยังไม่เคยถูกสังเกตพบโดยตรงมาก่อน
ด้วยเหตุนี้ ทีมงานวิจัยจึงได้ศึกษาหลุมดำใจกลางแล็กซี M87 เพื่อหาคำตอบดังกล่าว เนื่องจากเป็นวัตถุแรกที่มีการค้นพบเจ็ตในเชิงดาราศาสตร์ฟิสิกส์นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1918 อีกทั้งระยะห่างที่อยู่ไม่ไกลจากโลกมาก ทำให้สามารถสังเกตการณ์บริเวณใกล้หลุมดำที่เป็นบริเวณก่อกำเนิดโดยตรงได้ด้วยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุแทรกสอดระยะไกล (Very Long Baseline Interferometry: VLBI) จนปรากฏเป็น “ภาพแรก” ของหลุมดำจากกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Hosizon Telescope: EHT) เมื่อปี ค.ศ. 2019 และล่าสุดนี้ จากการวิเคราะห์ข้อมูล M87 จาก VLBI ที่เก็บสะสมมาตลอด 23 ปีที่ผ่านมา ทำให้ทีมนักวิจัยค้นพบ “การส่ายของเจ็ต” ซึ่งช่วยเปิดเผยข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับหลุมดำใจกลางกาแล็กซีนี้ได้
การส่ายของเจ็ต นับเป็นกุญแจสำคัญของปริศนานี้ เนื่องจากปรากฏการณ์หรือแรงในธรรมชาติที่เรารู้จัก ไม่มีแรงใดจะสามารถเปลี่ยนแปลงทิศทางจานพอกพูนมวลและเจ็ตในอัตราที่เราสังเกตพบได้ แต่หากหลุมดำนั้นหมุนอยู่ จะสามารถลากกาลอวกาศรอบ ๆ ให้บิดไป ภายใต้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “frame-dragging” ที่ทำนายไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอสไตน์ และหากกาลอวกาศซึ่งเป็นที่ตั้งของจานพอกพูนมวลเกิดการบิดไปรอบ ๆ ก็จะทำให้เกิดปรากฏการณ์เปลี่ยนทิศทางของจานพอกพูนมวลและเจ็ตได้ ซึ่งจากการวิเคราะห์และเปรียบเทียบโดยละเอียด ร่วมกับการจำลองทางทฤษฎีด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ บ่งชี้ว่า แกนการหมุนของหลุมดำนั้นคลาดเคลื่อนไปจากแกนของจานพอกพูนมวลเล็กน้อย ส่งผลให้เกิดการส่ายของเจ็ต การค้นพบการส่ายนี้นับเป็นหลักฐานสำคัญว่าหลุมดำใจกลางกาแล็กซี M87 นั้นกำลังหมุนอยู่ นำไปสู่ศักราชใหม่แห่งการพยายามทำความเข้าใจธรรมชาติของหลุมดำมวลยิ่งยวด
สำหรับผลการศึกษางานวิจัยในครั้งนี้ช่วยเผยปริศนาของหลุมดำมวลยิ่งยวด และยังนำมาซึ่งคำถามและความท้าทายอีกมากเกี่ยวกับหลุมดำ M87 อาทิ โครงสร้างของจานพอกพูนมวล อัตราการหมุนของหลุมดำ เป็นต้น อีกทั้งการค้นพบการส่ายของเจ็ตรอบหลุมดำหนึ่งย่อมหมายถึงความเป็นไปได้ที่เจ็ตของหลุมดำอื่น ๆ จะมีการส่ายเช่นเดียวกัน ซึ่งจะนำไปสู่การศึกษา สังเกตการณ์ และวิเคราะห์ข้อมูลระยะยาวของเจ็ตอื่น ๆ ต่อไป
🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ ThaiPBS
--------------------------
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
แหล่งข้อมูลอ้างอิง : NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ
