เผยโฉม”หลุมดำ”ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก

เผย “ภาพแรกของหลุมดำใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก” ชื่อ “แซจิแทเรียส เอ สตาร์” ผลงานของเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุอีเวนต์ฮอไรซัน หลักฐานสำคัญที่ยืนยันว่า มี”หลุมดำมวลยิ่งยวด”อยู่บริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจเกี่ยวกับหลุมดำมวลยิ่งยวดมากขึ้น สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

ภาพนี้ คือภาพแรกของหลุมดำ “Sagittarius A*” (แซจิแทเรียส เอ สตาร์) หรือเอสจีอาร์ เอ สตาร์ (Sgr A*)  ซึ่งเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ได้มาจากการเชื่อมต่อข้อมูลจากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุกว่า 8 แห่งทั่วโลกภายใต้เครือข่ายของ EHT เข้าด้วยกันเพื่อประกอบกันเป็นกล้องโทรทรรศน์เสมือนมีขนาดเท่าโลก เปิดเผยให้เห็นถึงโครงสร้างของแก๊สร้อนที่โคจรด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง วนรอบหลุมดำที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาลมาก จนแสงก็ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้ ปรากฏเป็นโครงสร้างวงแหวนสว่างล้อมรอบ “เงา” มืดของหลุมดำ (ภาพโดย EHT Collaboration)

These panels show the first two images ever taken of black holes. On the left is M87*, the supermassive black hole at the centre of the galaxy Messier 87 (M87), 55 million light-years away. On the right is Sagittarius A* (Sgr A*), the black hole at the centre of our Milky Way. The two images show the black holes as they would appear in the sky, with their bright rings appearing to be roughly the same size, despite M87* being around a thousand times larger than Sgr A*. The images were captured by the Event Horizon Telescope (EHT), a global network of radio telescopes including the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), in which ESO is co-owner.

วันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2565 เวลา 20:07 น. (ตามเวลาในประเทศไทย) ทีมนักดาราศาสตร์เปิดเผย“ภาพแรกของหลุมดำ ณ ใจกลางทางช้างเผือก ชื่อ “แซจิแทเรียส เอ สตาร์” (Sagittarius A*) หรือ เอสจีอาร์ เอ สตาร์ (Sgr A*) โดยใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุอีเวนต์ ฮอไรซัน (Event Horizon Telescope:EHT) นับเป็นครั้งแรกที่สามารถบันทึกภาพหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก และเป็นหลักฐานสำคัญที่สุดที่ยืนยันว่ามีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่บริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก  

การค้นพบครั้งนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจเกี่ยวกับหลุมดำมวลยิ่งยวดมากขึ้น และผลลัพธ์ที่ได้ตรงกับที่ทำนายเอาไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ 

     “หลุมดำ” เป็นวัตถุปริศนาที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก แม้กระทั่งแสงก็ไม่สามารถหนีออกมาจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำได้ ถึงแม้ว่าเราจะไม่สามารถสังเกตเห็นหลุมดำได้โดยตรง แต่เราก็สามารถสังเกตเห็นแก๊สร้อนที่สว่าง ในขณะที่พวกมันกำลังค่อยๆ ตกลงสู่หลุมดำได้ ปรากฏเป็น “วงแหวน” สว่างล้อมรอบ “เงา” สีดำ ซึ่งเป็นบริเวณอันมืดมิดที่รายล้อม “ขอบฟ้าเหตุการณ์” ของหลุมดำ ทำให้แสงไม่สามารถเดินทางออกมาได้

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้การสังเกตการณ์ Sgr A* เป็นไปได้ยากมาก เนื่องจากขนาดที่อัดแน่น และระยะห่างที่ไกลออกไปของหลุมดำนี้ แม้ว่า Sgr A* จะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 4 ล้านเท่า แต่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์เพียงแค่ 31 เท่า เทียบกันแล้วหลุมดำขนาดยักษ์นี้มีขนาดเล็กกว่าวงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์เท่านั้นเอง  และหากเปรียบเทียบระยะทางที่อยู่ห่างออกไปถึง 27,000 ปีแสง ณ ใจกลางกาแล็กซีแล้ว การสังเกตการณ์หลุมดำนี้เปรียบได้กับการพยายามถ่ายภาพโดนัท ที่วางอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ที่ห่างออกไปเกือบสี่แสนกิโลเมตร จำเป็นต้องอาศัยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และมีกำลังในการแยกภาพที่มากเกินกว่าที่กล้องโทรทรรศน์ใดๆ ในโลกเพียงกล้องเดียวจะสามารถทำได้

       การบันทึกภาพประวัติศาสตร์ภาพนี้ จึงจำเป็นต้องอาศัยกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่กว่ากล้องโทรทรรศน์ที่เราเคยมีทั้งหมดในปัจจุบัน ผ่านการเชื่อมโยงเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า “อินเทอร์เฟอโรเมทรี” อาศัยกล้องโทรทรรศน์วิทยุจากทั่วทุกมุมโลกทำงานร่วมกันประหนึ่งราวกับเป็นส่วนหนึ่งของจานรับสัญญาณวิทยุขนาดใหญ่ ที่ประกอบขึ้นเป็นกล้องโทรทรรศน์เสมือนที่มีขนาดใหญ่พอๆ กับโลกทั้งใบ เพื่อใช้สังเกตการณ์ในครั้งนี้ 

     เมื่อเทียบกันแล้วหลุมดำยักษ์ในกาแล็กซี M87 หรือ M87* ที่บันทึกภาพได้ในปี ค.ศ. 2019 มีมวลมากกว่า Sgr A* กว่าพันเท่า แม้ว่า Sgr A* จะมีระยะทางที่ใกล้กว่า และมีขนาดปรากฏเชิงมุมที่ใหญ่กว่า แต่ขนาดที่เล็กกว่านับพันเท่านั้นย่อมหมายความว่า แก๊สที่โคจรที่ขอบหลุมดำด้วยความเร็วเข้าใกล้แสงนั้นจะใช้เวลาน้อยมากในการโคจรรอบ Sgr A*

  ในขณะที่แก๊สร้อนรอบ M87* ใช้เวลานานนับสัปดาห์ในการโคจรรอบหลุมดำ ภาพที่ได้จาก M87* จึงเปรียบได้กับการถ่ายภาพนิ่งของวัตถุที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่แก๊สที่โคจรรอบ Sgr A* นั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีในการโคจรไปรอบๆ นั่นหมายความว่าความสว่างของวงแหวนที่วนรอบๆ หลุมดำ ณ ใจกลางกาแล็กซีของเรานั้นมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา หลายชั่วโมงที่ EHT ทำการสังเกต เปรียบได้กับการพยายามบันทึกภาพนิ่งของลูกสุนัขที่กำลังวิ่งไล่กวดหางตัวเองอยู่ นับเป็นความท้าทายที่สำคัญอย่างหนึ่งของโครงการนี้  ภาพของ Sgr A* ที่ได้มาเปรียบได้กับภาพเฉลี่ยที่ได้จากเฟรมต่างๆ ที่สามารถเก็บมาได้ เพื่อแสดงถึงภาพของหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซีของเราที่หลบซ่อนจากการสังเกตการณ์มาตลอด

     การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่เป็นการเปิดเผยภาพแรกของวัตถุปริศนาที่อยู่ ณ ใจกลางของกาแล็กซีที่เราอาศัยอยู่ แต่การบันทึกภาพของหลุมดำมวลยิ่งยวดหลุมที่สองในประวัติศาสตร์ที่มีมวลแตกต่างจากM87* เป็นอย่างมาก ยังเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถทำความเข้าใจเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง และทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เป็นกลไกสำคัญ คอยขับเคลื่อนไม่เพียงแต่สิ่งที่เกิดขึ้นในหลุมดำ แต่ยังรวมไปถึงกฎของแรงโน้มถ่วงที่เป็นส่วนหนึ่งของเอกภพที่เราอาศัยอยู่ด้วย ภาพถ่ายของหลุมดำทั้งสองนี้จึงเปรียบได้กับห้องปฏิบัติการอันมหึมา ที่มีแรงโน้มถ่วงจากวัตถุอันมหาศาลกำลังบิดงอกาลอวกาศไปรอบๆ จนทำให้แม้กระทั่งแสงที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดในเอกภพ ก็ยังต้องโค้งงอไปตามอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลนี้ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยที่เราจะจำลองสภาวะเหล่านี้ในห้องทดลองบนโลกของเรา

     ดร.วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า ภาพหลุมดำ Sgr A* นี้ ได้มาจากความพยายามของทีมนักวิจัย และทีมวิศวกรที่พัฒนาเทคโนโลยี สร้างเครื่องมือวิทยาศาสตร์ มากว่า 5 ปี ด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ผ่านความร่วมมือของนักวิจัยกว่า 300 ชีวิต จาก 80 สถาบันวิทยาศาสตร์ทั่วโลก รวมถึงประเทศไทย โดยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ในฐานะของหนึ่งในผู้ดำเนินการของเครือข่าย East Asian Observatory (EAO) ที่บริหารกล้องโทรทรรศน์James Clerk Maxwell (JCMT)  ที่ร่วมใช้ในการสังเกตการณ์หลุมดำในครั้งนี้ 

    “สำหรับประเทศไทยจะใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ที่ตั้งอยู่ภายในบริเวณศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อ.ดอยสะเก็ด จ.เชียงใหม่ เข้าร่วมสังเกตการณ์ในอนาคต และด้วยความสามารถในการผนวกกล้องโทรทรรศน์วิทยุเข้าด้วยกันผ่านเทคนิคอินเทอร์เฟอโรเมทรี ที่พัฒนาขึ้นอย่างไม่หยุดยั้ง กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของประเทศไทยที่กำลังจะเปิดประจำการในปลายปี 2565 นี้ จะเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายความร่วมมือนานาชาติ และช่วยเปิดเผยความลับใดของเอกภพให้เราได้ติดตามในอนาคตอันใกล้ที่จะถึงนี้” ดร. วิภู กล่าวปิดท้าย

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

ตั้งค่าความเป็นส่วนตัว

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

ยอมรับทั้งหมด
จัดการความเป็นส่วนตัว
  • คุกกี้ที่จำเป็น
    เปิดใช้งานตลอด

    ประเภทของคุกกี้มีความจำเป็นสำหรับการทำงานของเว็บไซต์ เพื่อให้คุณสามารถใช้ได้อย่างเป็นปกติ และเข้าชมเว็บไซต์ คุณไม่สามารถปิดการทำงานของคุกกี้นี้ในระบบเว็บไซต์ของเราได้

  • คุกกี้เพื่อการวิเคราะห์

    คุกกี้ประเภทนี้จะทำการเก็บข้อมูลการใช้งานเว็บไซต์ของคุณ เพื่อเป็นประโยชน์ในการวัดผล ปรับปรุง และพัฒนาประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ ถ้าหากท่านไม่ยินยอมให้เราใช้คุกกี้นี้ เราจะไม่สามารถวัดผล ปรับปรุงและพัฒนาเว็บไซต์ได้
    รายละเอียดคุกกี้

บันทึกการตั้งค่า