การค้นพบครั้งใหม่ นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบแสงหลังหลุมดำครั้งแรก

เหล่านักวิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ต่างตื่นเต้นกันยกใหญ่ เป็นครั้งแรกที่พบแสงส่องออกมาจากในหลุมดำ (Black Hole) ซึ่งเป็นไปตามการทำนายที่ฝังรากอยู่ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

แดน วิลกินส์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จากสถาบัน Kavli แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และเพื่อนร่วมงาน สังเกตเห็นรังสีเอกซ์ที่ถูกปล่อยออกมาจากด้านในของหลุมดำขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ใจกลางกาแลคซี ห่างจากโลกออกไปไกลถึง 800 ล้านปีแสง

การปรากฎแสงเหล่านี้ไม่ได้เป็นเหตุที่ผิดปกติ เป็นที่รู้ว่ากันว่าแม้แต่แสงก็ไม่อาจหนีรอดจากหลุมดำได้ เนื่องจากบางครั้งแรงโน้มถ่วงมหาศาลที่อยู่รอบหลุมดำ อาจทำให้วัตถุเกิดความร้อนหลายล้านองศาจากแรงดูดจนเกิดเป็นแสงสว่างวาบได้ และเป็นเหตุให้มีคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์ถูกปล่อยออกมา

ทว่าแดน วิลกินส์ สังเกตเห็นแสงแวบเล็กๆ หลากสีของรังสีเอกซ์ซึ่งเกิดขึ้นภายใน แสงพวกนี้มาจากอีกด้านของหลุมดำ

"แสงใดๆ ที่เข้าไปในหลุมดำนั้นจะไม่สามารถออกมาได้ เพราะฉะนั้นจึงไม่ควรมองเห็นสิ่งใดที่อยู่หลังหลุมดำ" วิลกินส์ กล่าว

ข่าวที่เกี่ยวข้อง :

• "นาซา" เล็ง 2 โครงการสำรวจดาวศุกร์ ซึ่งไม่ได้เยือนนานหลายทศวรรษ

• เจฟฟ์ เบซอส ทุ่ม 2 พันล้านดอลลาร์ให้ นาซา เพื่อคืนเวทีแข่งขันไปดวงจันทร์

• เซอร์ ริชาร์ด แบรนสัน มหาเศรษฐีคนแรกที่ไปแตะขอบฟ้า อวกาศ

อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติที่แปลกประหลาดของหลุมดำทำให้การสังเกตการณ์เป็นไปได้จริง

"เหตุผลที่สามารถมองเห็นได้ ก็เพราะว่าหลุมดำนั้นเป็นพื้นที่ที่บิดเบี้ยว แสงโค้งงอ และสนามแม่เหล็กหมุนรอบตัวมันเอง" วิลกินส์ กล่าวเสริม

โรเจอร์ แบลนด์ฟอร์ด นักฟิสิกส์มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด กล่าวว่าา "เมื่อ 50 ปีที่แล้ว เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เริ่มคาดเดาว่าสนามแม่เหล็กจะมีพฤติกรรมใกล้กับหลุมดำอย่างไร พวกเขาไม่รู้ว่าวันหนึ่งเราอาจมีเทคนิคในการสังเกตสิ่งนี้โดยตรงและเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในการปฏิบัติจริง"

ทฤษฎีของไอน์สไตน์หรือแนวคิดที่ว่าแรงโน้มถ่วงเป็นสสารที่แปรปรวนในอวกาศ-เวลา ยังคงมีอยู่เป็นเวลาร้อยปีเมื่อมีการค้นพบทางดาราศาสตร์ครั้งใหม่

หลุมดำบางแห่งมีวงแหวนของแสงจ้าที่ก่อตัวขึ้นรอบหลุมดำ เมื่อสสารตกลงไปในหลุมนั้นและถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิสุดขั้ว แสงเอ็กซ์เรย์นี้เป็นวิธีหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาและทำแผนที่หลุมดำได้

เมื่อก๊าซตกลงไปในหลุมดำ มันสามารถพุ่งสูงขึ้นถึงหลายล้านองศา ความร้อนสูงเกินไปนี้ทำให้อิเล็กตรอนแยกออกจากอะตอมซึ่งสร้างพลาสมาแม่เหล็ก แรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของหลุมดำทำให้สนามแม่เหล็กนี้โค้งสูงเหนือหลุมดำและหมุนวนจนแตก

ซึ่งไม่ต่างจากวงแหวนของดวงอาทิตย์หรือบรรยากาศภายนอกที่ร้อนระอุ พื้นผิวของดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมด้วยสนามแม่เหล็ก ซึ่งทำให้เกิดเป็นวงและขนนกในขณะที่พวกมันทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่มีประจุในวงแหวนของดวงอาทิตย์ ซึ่งไม่ต่างจากวงแหวนหลุมดำที่พบเจอ

วิลกินส์ กล่าวว่า "สนามแม่เหล็กนี้ถูกผูกมัดและเข้าใกล้หลุมดำทำให้ทุกอย่างร้อนขึ้นและผลิตอิเล็กตรอนพลังงานสูงเหล่านี้เพื่อผลิตรังสีเอกซ์"

ขณะศึกษาการแผ่รังสีเอกซ์ วิลกินส์พบแสงวาบที่เล็กกว่า เขาและเพื่อนนักวิจัยตระหนักดีว่าแสงแฟลร์ X-ray ขนาดใหญ่กำลังสะท้อนและ "โค้งงอรอบหลุมดำจากด้านหลังของดิสก์" ทำให้พวกมันมองเห็นด้านไกลของหลุมดำ

"ผมได้สร้างการคาดการณ์ทางทฤษฎีว่าเสียงสะท้อนเหล่านี้ปรากฏแก่เราอย่างไรในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา ผมเคยเห็นพวกมันในทฤษฎีที่ฉันกำลังพัฒนา ดังนั้นเมื่อผมเห็นพวกมันในการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ ผมก็สามารถหาความเชื่อมโยงได้" วิลกินส์ กล่าว

การสังเกตการณ์นี้ใช้กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์บนอวกาศ 2 ตัว ได้แก่ NuSTAR ของ
องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐฯ (นาซา) และ XMM-Newton ขององค์การอวกาศยุโรป

จำเป็นต้องมีการสังเกตการณ์เพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจโคโรนาของหลุมดำเหล่านี้ และหอดูดาวเอ็กซ์เรย์ที่กำลังจะมีขึ้นขององค์การอวกาศยุโรปที่เรียกว่า Athena (อาธีน่า) จะเปิดตัวในปี 2031

"มันมีกระจกที่ใหญ่กว่าที่เราเคยมีในกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ และมันจะช่วยให้เราได้ภาพที่มีความละเอียดสูงขึ้นในเวลาสังเกตที่สั้นลงมาก ดังนั้น รูปภาพที่เราเริ่มได้รับจากข้อมูลในขณะนี้ จะมีความชัดเจนมากขึ้นด้วยหอสังเกตการณ์ใหม่เหล่านี้" วิลกินส์ กล่าว