ภาพ “หลุมดำ” ครั้งแรกในประวัติศาสตร์

นักดาราศาสตร์เผยภาพถ่าย “หลุมดำ” ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ เป็นหลุมดำใจกลางกาเเล็กซีมวลมหาศาลที่อยู่บริเวณกลุ่มดาวหญิงสาว ห่างจากโลกประมาณ 55 ล้านปีแสง และมีมวลประมาณ 6,500 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ นับเป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อันยิ่งใหญ่อีกครั้งหนึ่งของมวลมนุษยชาติ ตอกย้ำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

            ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงวงแสงที่โค้งตามความโน้มถ่วงรอบหลุมดำซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 6,500 ล้านเท่า เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงถึงการมีอยู่ของหลุมดำมวลยวดยิ่ง และเปิดหน้าต่างบานใหม่ในการศึกษาหลุมดำ ขอบฟ้าเหตุการณ์ และความโน้มถ่วง ที่มา : eventhorizontelescope.org

เมื่อวันที่ 10 เมษายน พ.ศ. 2562 เวลา 20:00 น. ตามเวลาประเทศไทย มีการแถลงข่าวสำคัญพร้อมกันทั่วโลกภายใต้โครงการความร่วมมือระดับนานาชาติ เปิดเผยภาพ “หลุมดำมวลยวดยิ่ง” (Supermassive Black Hole) บริเวณ   ใจกลางกาแล็กซี M87 (Messier 87) อยู่ห่างจากโลกประมาณ 55 ล้านปีแสง และมีมวลประมาณ 6,500 ล้านเท่า ของมวลดวงอาทิตย์  ผลงานจากกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุช่วงความถี่สูง  นับเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ครั้งยิ่งใหญ่อีกครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ของมวลมนุษยชาติ

ดร. ศรัณย์  โปษยะจินดา ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า นักวิทยาศาสตร์ทราบกันดีว่า “หลุมดำ” มีอยู่จริง แต่ยังไม่สามารถบันทึกภาพได้โดยตรง ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์จำลองภาพหลุมดำจากทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ ภาพหลุมดำมวลยวดยิ่งบริเวณใจกลาง กาแล็กซี M87 ที่เราได้เห็นวันนี้ นับเป็นภาพหลุมดำภาพแรกที่บันทึกได้โดยตรง

ภาพที่บันทึกได้ ปรากฏเป็นเงาของหลุมดำที่ห่อหุ้มหลุมดำ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 40,000 ล้านกิโลเมตร เงาของหลุมดำนี้ใหญ่กว่าขนาดจริงของหลุมดำประมาณ 2.5 เท่า นับเป็นหลุมดำที่มีขนาดใหญ่และใกล้โลกที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยศึกษามา

กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Horizon Telescope: EHT)  เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุความถี่สูง ช่วง 230-450 GHz จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุ 8 แห่งทั่วโลก ทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรับสัญญานและกำลังแยกภาพ ใช้เทคนิคการแทรกสอดระยะไกล (Very Long Baseline Interferometer : VLBI) เมื่อสังเกตการณ์ร่วมกัน จะเสมือนว่ามีกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีขนาดหน้าจานเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก การใช้เทคนิคการแทรกสอดระยะไกล หรือวีแอลบีไอในครั้งนี้ สังเกตการณ์ ณ ช่วงความถี่ 230 GHz เทียบเท่าความยาวคลื่น 1.3 มิลลิเมตร ทำให้ได้ภาพที่มีความละเอียดเชิงมุมระดับ 20 ไมโครอาร์คเซค ประสิทธิภาพของกล้องเปรียบเสมือน       มีความละเอียดเพียงพอที่จะอ่านหนังสือพิมพ์ในนิวยอร์คได้จากร้านกาแฟในปารีส ที่ระยะห่างกว่า 6,000 กิโลเมตร

กล้องโทรทรรศน์วิทยุความถี่สูงของหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุ 8 แห่ง ที่ร่วมเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์  อีเวนต์ฮอไรซัน ได้แก่ 1) หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแอริโซนา  สหรัฐอเมริกา (Arizona Radio Observatory/Submillimeter-wave Astronomy – ARO/SMT)  2) กล้องโทรทรรศน์เอเพ็กซ์ ประเทศชิลี (Atacama Pathfinder EXperiment – APEX) 3) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ IRAM ประเทศสเปน (IRAM 30-meter telescope) 4) กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์  รัฐฮาวาย สหรัฐอเมริกา (James Clerk Maxwell Telescope – JCMT)  5) The Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) ประเทศเม็กซิโก  6) The Submillimeter Array (SMA) รัฐฮาวาย สหรัฐอเมริกา 7) กล้องโทรทรรศน์วิทยุอัลมา ประเทศชิลี (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array – ALMA)  8) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ณ ขั้วโลกใต้ ทวีปแอนตาร์กติกา (South Pole Telescope -SPT) ข้อมูลมหาศาลทั้งหมดจากการสังเกตการณ์ครั้งนี้ ประมาณ 1 ล้าน กิกะไบต์ ถูกนำมาประมวลผลด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สถาบันดาราศาสตร์วิทยุมักซ์พลังค์ เยอรมนี และ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ สหรัฐอเมริกา

ดร.ศรัณย์ กล่าวเพิ่มเติมว่า นอกจากความสำเร็จในการบันทึกภาพเงาของหลุมดำมวลยวดยิ่งได้เป็นครั้งแรกแล้ว  การค้นพบครั้งนี้ยังสามารถใช้พิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ทำให้เข้าใจกระบวนการถ่ายเทมวลสารและพลังงานมหาศาลรอบหลุมดำได้ดียิ่งขึ้น  และกระบวนการปลดปล่อยรังสีในรูปแบบเจ็ทของหลุมดำ

การค้นพบองค์ความรู้ใหม่ทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ครั้งนี้ จะสำเร็จไม่ได้หากปราศจากความร่วมมือระดับนานาชาติจากหอดูดาว และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก สดร. ได้ตระหนักถึงความสำคัญที่จะเข้าร่วมเป็นส่วนหนึ่งในความร่วมมือระดับนานาชาตินี้ โดยกำลังดำเนินการสร้างหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติขึ้น เพื่อเข้าร่วมสังเกตการณ์ในอนาคต นอกจากนี้ ประเทศไทยยังได้รับเชิญให้เข้าร่วมเป็นสมาชิกเครือข่ายหอดูดาวในเอเชียตะวันออก (The East Asian Observatory: EAO)  หนึ่งในเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุความถี่สูงที่ร่วมศึกษาในครั้งนี้ นับเป็นประเทศที่ 5     ที่ร่วมเป็นสมาชิกเต็มรูปแบบของเครือข่ายดังกล่าว เพิ่มเติมจากประเทศ จีน ญี่ปุ่น เกาหลี และไต้หวัน แสดงถึงศักยภาพและการยอมรับของวงการดาราศาสตร์ไทยในเวทีโลก ความร่วมมือในโครงการวิทยาศาสตร์ระดับโลก ไม่ได้นำมาซึ่งความสามารถทางวิทยาศาสตร์ของนักดาราศาสตร์ไทยแต่เพียงอย่างเดียว แต่ยังเปิดโอกาสให้วิศวกร ช่างเทคนิค โปรแกรมเมอร์ มีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง และมีส่วนร่วมในการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ของโลกต่อไปในอนาคต    ดร. ศรัณย์กล่าวปิดท้าย

ข้อมูลเพิ่มเติม : http://www.narit.or.th/index.php/astronomy-news/3864-the-first-image-of-a-black-hole

ข้อมูลอ้างอิง : https://eventhorizontelescope.org/?fbclid=IwAR3Vbevj65AzHpA-cYVeWWWVIHkOpdTwhNBnxozsOaiSO41i11g7JzrcaZk