กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope) อาร์เรย์ของกล้องโทรทรรศน์วิทยุภาคพื้นดินแปดดวงที่ถูกสร้างขึ้นจากความร่วมมือระหว่างประเทศได้จับภาพหลุมดำมวลมหาศาลและเงาของมันซึ่งอยู่ใจกลางกาแลคซี M87
(ภาพ: ©ความร่วมมือ EHT)
กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ โครงการไม่ได้วางอยู่บนลอเรล
ในเดือนเมษายน 2019 ความร่วมมือ EHT เปิดเผย ภาพหลุมดำครั้งแรกซึ่งจับภาพพฤติกรรมที่ใจกลางกาแล็คซี่ M87 โครงการนี้ใช้งานได้ในช่วงเวลานั้นเป็นเวลาสองทศวรรษ แต่การเปิดเผยไม่ได้หมายถึงจุดสุดยอดหรือจุดสุดยอด แต่มันเป็นจุดเปลี่ยนการเปิดหน้าต่างสู่การค้นพบที่น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้นสมาชิกในทีมกล่าว
"เราจะมองย้อนกลับไปเมื่อ 20 ปีที่แล้วจากนี้ - คุณรู้ไหมเราทุกคนกำลังดื่มเครื่องดื่มที่ร่มอยู่ที่ไหนสักแห่ง - และฉันคิดว่าเราจะจดจำภาพ M87 ว่าเป็นจุดเริ่มต้น" ผู้ก่อตั้ง EHT ผู้ก่อตั้ง Shep Doeleman นักดาราศาสตร์ที่ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) ในรัฐแมสซาชูเซตส์กล่าวกับผู้สื่อข่าวเมื่อวันที่ 10 เมษายนในระหว่างการออกอากาศทางเว็บเพื่อเฉลิมฉลองครบรอบหนึ่งปีของการเปิดเผยภาพถ่าย
“ มันจะเป็นเพียงจุดเริ่มต้นจริงๆ” Doeleman กล่าวเสริม "ฉันคิดว่าการค้นพบนี้จะดำเนินต่อไป"
ความทะเยอทะยานของหลุมดำขนาดใหญ่
ช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่ครั้งต่อไปอาจเกี่ยวข้องกับกาแล็กซีทางช้างเผือกของทางช้างเผือก หลุมดำซึ่งรู้จักกันในชื่อ Sagittarius A * หรือ Sgr A * ทีม EHT สังเกต Sgr A * แต่ยังไม่สามารถสร้างภาพจากข้อมูลได้
การถ่ายภาพหลุมดำนั้นมีส่วนเกี่ยวข้องมากกว่าการชี้และการถ่ายภาพ EHT รวมข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุแปดตัวทั่วโลกซึ่งเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างขนาดเสมือนจริงของโลก ทีมคิดค้นอัลกอริทึมเพื่อให้เข้าใจข้อมูลทั้งหมดนี้รวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพที่แสดงถึงหลุมดำ ขอบฟ้าเหตุการณ์ - "จุดแห่งการไม่กลับมา" นอกเหนือจากสิ่งที่ไม่มีแม้แต่แสงสามารถหลบหนีได้ (การถ่ายภาพภายในของหลุมดำนั้นเป็นไปไม่ได้นอกจากคุณจะอยู่ในนั้นเองซึ่งไม่แนะนำให้ทำ)
งานดังกล่าวต้องใช้ความอุตสาหะและใช้เวลานาน ตัวอย่างเช่นข้อมูล M87 ที่เปิดใช้งานภาพของปีที่แล้วถูกรวบรวมในปี 2560 และ Sgr A * ยังคงเป็นเป้าหมายที่ยากขึ้นแม้ว่าจะใกล้ชิดกับเรามากขึ้น (26,000 ปีแสงกับ 55 ล้านปีแสงสำหรับ M87) Sgr A * เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลเบาและมีมวลเพียง 4.3 ล้านดวงดังนั้นจึงทำงานบนเวลาที่สั้นกว่ามอนสเตอร์ M87 6.5 แสนล้านดวง
“ หนึ่งในความท้าทายของราศีธนู A * ก็คือมันมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในช่วงเย็น” โดเอลแมนกล่าว “ ดังนั้นเรากำลังพัฒนาอัลกอริธึมใหม่ที่สามารถระบุได้โดยเฉพาะเพื่อเพิ่มความแปรปรวนของเวลาในการสร้างแบบจำลองนั่นต้องใช้เวลามากขึ้น”
การเพิ่ม Sgr A * ลงในอัลบั้มรูปเป็นสิ่งที่มีความสำคัญสูงสำหรับสมาชิกในทีม EHT ส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกเขากระตือรือร้นที่จะมองวัตถุที่แตกต่าง หลุมดำมวลมหาศาลของ M87. แต่ความทะเยอทะยานของโครงการยังไม่จบเพียงแค่นั้น การทำงานร่วมกันวางแผนที่จะเพิ่มจำนวนกล้องโทรทรรศน์ EHT ซึ่งเป็นส่วนประกอบสองเท่าสร้าง "EHT ยุคใหม่" ที่จะผลักดันการค้นพบไปอีกระดับ
เมกะสโคปที่ได้รับการดัดแปลง "จะทำให้เรามีมุมมองที่คมชัดยิ่งขึ้นและให้เราสร้างภาพยนตร์เรื่องแรกของหลุมดำ" Doeleman กล่าว
EHT ยุคถัดไปจะนำหลุมดำให้อยู่ในขอบเขตมากขึ้นสำหรับนักวิจัย และมันยังสามารถเปิดใช้งานทีมเพื่อซูมเข้าไปใน "โฟตอนวงแหวน" ของหลุมดำซึ่งเป็นโครงสร้างที่แปลกประหลาดที่ดูเหมือนจะมีลำดับย่อยของข้อมูลย่อยที่ไม่มีที่สิ้นสุด การสำรวจในเชิงลึกเช่นนี้จะ "อนุญาตให้ทดสอบทฤษฎีของไอน์สไตน์ได้อย่างล้ำลึกและแม้กระทั่งการแยกสปิน" Doeleman กล่าว
นั่นจะเป็นเรื่องใหญ่แน่นอน "หลุมดำมวลมหาศาลเป็นวัตถุองค์ประกอบอธิบายโดยขนาดและการหมุนของพวกเขาเท่านั้น" Michael Johnson สมาชิกในทีม EHT ของ CfA กล่าวในช่วงเหตุการณ์วันที่ 10 เมษายน การสำรวจ EHT ได้อนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ตอกย้ำมวลแล้วดังนั้นการหมุนเช่นกันจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้รับสินค้ากับสัตว์ประหลาดที่กลืนแสงเหล่านี้
EHT ยุคถัดไปจะให้ประโยชน์อื่น ๆ เช่นกัน Doeleman และ Johnson กล่าว ตัวอย่างเช่นการเป็นหุ้นส่วนที่ได้รับการอัพเกรดควรอนุญาตให้มีการทำงานร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับเครื่องบินไอพ่นหลุมดำได้มากขึ้นลำแสงของอนุภาคที่พฤติกรรมนั้นระเบิดออกมาเกือบจะด้วยความเร็วแสง
ความร่วมมือดังกล่าวได้รับการสนับสนุนด้านเงินทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกาเพื่อให้การเรียนการสอนภาษาอังกฤษยุคต่อไปเป็นไปอย่างราบรื่น เป้าหมายคือการได้รับการออกแบบขั้นสุดท้ายภายในสามหรือสี่ปีและมีทุกอย่างและทำงานก่อนสิ้นทศวรรษ Doeleman กล่าว (จานใหม่ไม่ใช่วิธีเดียวที่จะเพิ่ม EHT โดยวิธีการความละเอียดสามารถปรับปรุงได้โดยการสังเกตเป้าหมายในความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าหลาย Doeleman และจอห์นสันกล่าวว่า)
EHT สามารถเพิ่มได้อีกหลังจากนั้น การขยายขอบเขตของ megascope ออกไปในอวกาศจะช่วยเพิ่มพลังในการแก้ไขของมันอย่างมากและทีมก็กำลังหาวิธีที่จะทำเช่นนั้น ความร่วมมือดังกล่าวกำลังตรวจสอบความเป็นไปได้ของการรวมสินทรัพย์อวกาศที่มีอยู่แล้วรวมถึงการติดตั้งภารกิจใหม่ที่อุทิศตนจอห์นสันกล่าว
การเพิ่มแม้แต่เครื่องมือเดียวในวงโคจร geosynchronous ซึ่งมากกว่า 22,000 ไมล์ (35,400 กิโลเมตร) เหนือดาวเคราะห์ของเราจะสร้างความแตกต่าง "แล้วแน่นอนเมื่อคุณออกไป ดวงจันทร์ - นั่นคือสิ่งที่ฉันคิดว่าเราจะต้องดูวิทยาศาสตร์ใหม่ทั้งหมด "จอห์นสันบอก Space.com เมื่อเดือนที่แล้วเมื่อทีม EHT ประกาศ ผลของโฟตอน - ริง. (ระยะทางนั้นไกลออกไปประมาณ 10 เท่าดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 238,855 ไมล์หรือ 384,400 กิโลเมตรจากโลก)
ชนถนน
การระบาดของโรคโคโรนาไวรัสทำให้เส้นทางไปสู่การค้นพบ EHT ในอนาคตที่เลวร้ายยิ่งกว่าที่เคยเป็นตามปกติ: โครงการของ 2563 การสังเกตการรณรงค์ถูกเรียกออกไป เนื่องจากขอบเขตที่เข้าร่วมหลายแห่งถูกปิดด้วยเหตุผลด้านสุขภาพและความปลอดภัย (โครงการรวบรวมข้อมูลเพียงปีละครั้งระหว่างหน้าต่างในเดือนมีนาคมและเมษายนเมื่อสภาพอากาศมีแนวโน้มที่จะดีในทุกพื้นที่ที่สังเกตการณ์อย่างกว้างขวาง)
การยกเลิกเป็นการย้ายที่ถูกต้องโดเอลแมนกล่าว แต่มันก็เป็น "อกหัก" โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะการสังเกตในปีนี้จะรวมถึงการมีส่วนร่วมครั้งแรกจากเครื่องมือในกรีนแลนด์, แอริโซนาและเทือกเขาแอลป์ฝรั่งเศส ดังนั้นแคมเปญ 2020 จะมีการขยายขอบเขต EHT 11 ขอบเขตที่ทรงพลังยิ่งขึ้น
แต่ทีมยังคงสามารถทำการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากและเริ่มวางรากฐานสำหรับการสำรวจในปีหน้า Doeleman เน้น ดังนั้นวิญญาณในหมู่นักวิจัยจึงห่างไกลจากความแตกแยก
“ ในการทำงานร่วมกันในตอนนี้ไม่มีความสิ้นหวังฉันคิดว่าเราเป็นหนึ่งเดียวกับความทุกข์” จอห์นสันกล่าว
"วิธีแก้ปัญหาหลุมดำนั้นได้มาจาก Karl Schwarzschild ในสนามเพลาะในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง" เขากล่าวโดยอ้างถึงนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้ซึ่งคิดวิธีแรก สมการสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein. "วิทยาศาสตร์ยังคงดำเนินต่อไปและฉันคิดว่ามันมีบทบาทสำคัญแม้จะอยู่ท่ามกลางความท้าทายเหล่านี้"
- หลุมดำขนาดใหญ่นี้หมุนตัวด้วยความเร็วแสงครึ่งหนึ่ง!
- ทีมกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์คว้ารางวัล Breakthrough Prize มูลค่า $ 3 ล้านสำหรับภาพถ่ายหลุมดำที่ยิ่งใหญ่
- 8 ความลึกลับทางดาราศาสตร์ที่ยุ่งเหยิง
