นักวิทย์อธิบายเหตุการณ์ปริศนาจากภาพถ่ายหลุมดำ พบเกี่ยวพันกับไอพ่นของพลังงานที่หลุมดำปล่อยมา

ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาภาพถ่ายหลุมดำภาพแรกของโลก และค้นพบคำอธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์การปล่อยพลังงานคล้ายไอพ่นของหลุมดำ

ข้อสงสัยจากการถ่ายภาพหลุมดำ

นักวิทยาศาสตร์จากจีน, เยอรมนี, ไต้หวัน, และญี่ปุ่น ร่วมกันศึกษาปรากฏการณ์ปริศนาของหลุมดำ (เทหวัตถุในอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงสูงที่แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดออกมาได้) และค้นพบว่าไอพ่นของพลังงานที่ปล่อยออกจากหลุมดำ กับวงแหวนพลังงานรอบปากหลุมดำ หรืออะครีชัน ดิสก์ (Accretion Disk) นั้นเป็นเหตุการณ์ที่เชื่อมโยงกัน โดยเชื่อว่าพลังงานที่ปล่อยจากอะครีชัน ดิสก์เป็นปัจจัยในการกำหนิดทิศทางของไอพ่นของพลังงานดังกล่าว

การศึกษาในครั้งนี้เป็นการศึกษาบันทึกจากกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ หรือกล้องอีเอชที (Event Horizon Telescope: EHT) หรือเครือข่ายของโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน 16 ตัว บนโลกที่ทำหน้าที่บันทึกภาพที่สุดขอบเขตของปริภูมิกับเวลาตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ที่บันทึกภาพถ่ายที่ได้รับการยืนยันว่าเป็นภาพถ่ายหลุมดำ ณ กาแล็กซี เมซีแยร์ 87 หรือเอ็ม 87 (Messier 87: M87) ในปี 2019 ซึ่งถ่ายภาพในรูปแบบที่บันทึกทั้งเจ็ท หรือไอพ่นพลังงานที่ปลดปล่อยจากหลุมดำออกมา และอะครีชัน ดิสก์ของหลุมดำเอาไว้

นักวิทย์อธิบายเหตุการณ์ปริศนาจากภาพถ่ายหลุมดำ พบเกี่ยวพันกับไอพ่นของพลังงานที่หลุมดำปล่อยมา

การศึกษาเหตุการณ์ปริศนาจากภาพถ่ายหลุมดำ

ในภาพถ่ายหลุมดำจากกาแล็กซีเอ็ม 87 จะพบจุดดำตรงกลางและมีวงแหวนพลังงานสีส้ม-แดงที่คล้ายโดนัทที่ไม่สมมาตรโดยรอบจุดดำตรงกลางนั้น ซึ่งพลังงานดังกล่าวเป็นการก่อตัวของสสารที่กลายเป็นอะครีชัน ดิสก์ แต่นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ยังไม่สามารถหาคำตอบได้ว่าเหตุใดอะครีชัน ดิสก์ ถึงได้เกิดขึ้นในบริเวณที่มีการปล่อยเจ็ท หรือพลังงานไอพ่นจากแกนของหลุมดำออกมา

ต่อมาเมื่อมีการถ่ายภาพบริเวณเจ็ทและเงาของหลุมดำภาพแรกที่กาแล็กซีเอ็ม 87 ซึ่งห่างจากโลกไป 54 ล้านปีแสง และมีมวลเป็น 6.5 พันล้านเท่า ของดวงอาทิตย์ ก็ทำให้เห็นภาพถ่ายที่เป็นกลุ่มก้อนพลังงาน และเกิดข้อสงสัยตามมาว่าเจ็ทที่ปล่อยออกมานั้นเชื่อมต่อกับบริเวณอะครีชัน ดิสก์ หรือไม่

การค้นพบความสัมพันธ์จากภาพถ่ายหลุมดำ

คณะนักวิจัยจากทั้ง 4 ประเทศ ที่ได้กล่าวไปข้างต้น ได้นำภาพถ่ายมาคำนวณและสร้างแบบจำลองย้อนกลับจากข้อมูลภาพถ่ายที่ได้รับ และพบว่า บริเวณขอบของอะครีชัน ดิสก์ เชื่อมต่อกับจุดเริ่มต้นของเจ็ท หรือไอพ่นพลังงานที่หลุมดำปล่อยออกมาในสถานะพลาสมา (Plasma สถานะของสสารที่ 4 ต่อจาก ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส)

การค้นพบในครั้งนี้ยังสังเกตอีกด้วยว่าหน้าตาการปล่อยเจ็ทของพลังงานออกมานั้นกินบริเวณกว้างกว่าที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คาดการณ์ไว้ ซึ่งทำให้คณะนักวิจัยเชื่อว่า อะครีชัน ดิสก์ หรือวงแหวนพลังงานรอบปากหลุมดำอาจจะเป็นปัจจัยหนึ่งของการสร้างกระแสลมไปยังเจ็ทก็เป็นไปได้ อ้างจากส่วนหนึ่งของบทคัดย่อในงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการเนเชอร์ (Nature) เมื่อ 26 เมษายนที่ผ่านมา

ความสำคัญของการค้นพบข้อมูลใหม่จากภาพถ่ายหลุมดำ

จูว เซิ่น หลู (Ru-Sen Lu) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากห้องวิจัยและสำรวจด้านดาราศาสตร์แห่งเซี่ยงไฮ้ สถาบันการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งชาติของจีน (Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences) ในฐานะผู้นำการวิจัย (First Author) กล่าวว่า “ภาพถ่ายดังกล่าวได้ตอกย้ำการเชื่อมโยงระหว่างอะครีชัน โฟลว์ (บริเวณที่มีการเคลื่อนตัวของอะครีชัน ดิสก์) ใกล้กับศูนย์กลางหลุมดำขนาดใหญ่ (Supermassive Black Hole) และจุดเริ่มต้นของไอพ่น”

การค้นพบในครั้งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เข้าใจกระบวนการก่อตัวและการเพิ่มของไอพ่นหรือเจ็ทที่ปล่อยออกมารอบหลุมดำ และส่งผลต่อการศึกษากระบวนการพลังงานไหลเข้าและออกจากหลุมดำที่ยังเป็นปริศนาในปัจจุบันอีกด้วย