กล้องโทรทรรศน์ฮอไรซอนของเหตุการณ์ล่าเพื่อเงาดำหลุม

Send

กลุ่มกิจกรรม Event Horizon Telescope (EHT) ระดับนานาชาติซึ่งมีจุดมุ่งหมายในการจับภาพแรกของขอบหลุมดำได้เผยแพร่ผลแรกในวันนี้ (10 เมษายน) ความลับของความสำเร็จของโครงการคือการเชื่อมโยงจานวิทยุทั่วโลกเพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์เสมือนจริงเกี่ยวกับขนาดของโลก

หลุมดำมีแรงโน้มถ่วงดึงจนทรงพลัง ขอบเขตเหตุการณ์ไม่มีอะไรจะหนีได้แม้แต่แสง แม้ว่านี่หมายความว่าหลุมดำจะปรากฏเป็นสีดำ แต่นักวิจัยยังคงมุ่งมั่นที่จะถ่ายภาพที่ดีที่สุดที่พวกเขาสามารถทำได้ในบริเวณรอบ ๆ วัตถุซึ่งอาจส่องแสงด้วยแสง ภาพเหล่านี้อาจเปิดเผยความลับเกี่ยวกับโครงสร้างลึกลับของหลุมดำและวิธีที่มันมีผลต่อสภาพแวดล้อม

EHT มีจุดมุ่งหมายเพื่อภาพ หลุมดำมวลยวดยิ่ง ล้านถึงพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่นหลุมดำ Sagittarius A * ที่ใจกลางทางช้างเผือกนั้นมีมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 4.3 ล้านเท่าในขณะที่หลุมดำที่ใจกลางกาแลคซี M87 ซึ่งตอนนี้ได้ปล่อยภาพแล้ว ประมาณ 6 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์

EHT ล่าหาเงาหรือภาพเงากับพื้นหลังที่สดใส - รูปทรงของขอบฟ้าเหตุการณ์ แม้ว่าเงาของราศีธนู A * จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ประมาณ 30 เท่า แต่หลุมดำนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 26,000 ปีแสงดังนั้นจากมุมมองของเราเงานั้นมีขนาดใกล้เคียงกับสีส้มที่ปรากฏบน ดวงจันทร์. หลุมดำที่ใจกลาง M87 นั้นอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2,000 เท่า ราศีธนู A * และทำให้มองเห็นได้ยากขึ้น (แม้ว่าจะใหญ่กว่า)

ยิ่งไปกว่านั้นเงาของหลุมดำสลัวมากเมื่อพูดถึงสัญญาณวิทยุที่น่าสนใจสำหรับ EHT การจับพลังงานที่เพียงพอจาก Sagittarius A * ไปยังหลอดไฟขนาด 1 วัตต์เป็นเวลา 1 วินาทีจะใช้เวลาหนึ่งในเสาอากาศของโครงการประมาณ 250 ล้านปี

ในการถ่ายภาพหลุมดำเหล่านี้ EHT มีกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลกตั้งแต่สหรัฐอเมริกาไปจนถึงเม็กซิโกชิลีไปจนถึงขั้วโลกใต้โดยสังเกตการณ์เป้าหมายเดียวกันในเวลาเดียวกัน ด้วยการรวบรวมข้อมูลอย่างพร้อมเพรียงและประสานเข้าด้วยกันเครือข่ายนี้สามารถทำหน้าที่เหมือนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ตัวเดียวซึ่งหวังว่าจะมีกำลังขยายมากพอที่จะมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลและสลัวได้

ในปี 2560 โครงการดังกล่าวมีหอสังเกตการณ์วิทยุแปดแห่งและอีกสามแห่งคาดว่าจะเข้าร่วมในปี 2563 "ด้วยการมีหอดูดาวให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้คุณสามารถปรับปรุงภาพ" Avi Loeb เก้าอี้ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ดอทคอม (Loeb ไม่ใช่สมาชิกของทีม EHT)

เพื่อให้แน่ใจว่าวิทยุวิทยุทำหน้าที่ซิงค์ข้อมูลแต่ละครั้งจะทำการประทับข้อมูลด้วยความช่วยเหลือของนาฬิกาอะตอมที่ไฟเลเซอร์ (ไมโครเวฟเลเซอร์) จะฉายแสงที่ก๊าซไฮโดรเจน อะตอมในก๊าซสั่นสะเทือนด้วยความถี่ที่แม่นยำเหมือนลูกตุ้มแกว่งในนาฬิกาคุณปู่ นาฬิกาอะตอมที่ขึ้นอยู่กับต้นแบบไฮโดรเจนเหล่านี้มีความเสถียรเป็นพิเศษสูญเสียเพียงประมาณ 1 วินาทีทุก ๆ 100 ล้านปี

นักวิทยาศาสตร์มีเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่ทำหน้าที่เหมือนเป็นเวลานาน กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เทคนิคที่รู้จักกันในชื่อ interferometry ที่มีความยาวมาก อย่างไรก็ตามความท้าทายหลักในการวางแผน EHT กำลังดำเนินการโดยมีคลื่นวิทยุค่อนข้างความถี่สูงที่จำเป็นในการถ่ายภาพหลุมดำเหล่านี้

"อัตราที่ข้อมูลถูกบันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์อย่างน้อยก็ลำดับความสำคัญเร็วกว่าอินเทอร์เฟอเรเตอร์พื้นฐานที่เก่าแก่มาก แต่ด้วยคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยสิ่งนี้กลายเป็นไปได้" Loeb กล่าว

อย่างไรก็ตามความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ Event Horizon Telescope ต้องเผชิญอาจไม่ใช่ทางเทคนิค แต่เป็นเรื่องของสังคม

“ ฉันจะบอกว่าความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโครงการนี้คือการสามารถประสานงานการสังเกตการณ์ที่แตกต่างกันในประเทศต่างๆทั่วโลก” Loeb กล่าว นักดาราศาสตร์มีความสามารถในการแข่งขันและโน้มน้าวให้พวกเขาหลายร้อยคนทำงานร่วมกันและหาว่าใครเป็นผู้นำทำไมคน ๆ นั้นจึงควรเป็นผู้นำและวิธีที่พวกเขาควรได้รับเครดิตเป็นสิ่งที่ท้าทาย