เครดิตรูปภาพ: NRAO
สามสิบปีหลังจากนักดาราศาสตร์ค้นพบวัตถุลึกลับที่ใจกลางกาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเราทีมนักวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศประสบความสำเร็จในการวัดขนาดของวัตถุนั้นโดยตรงซึ่งล้อมรอบหลุมดำเกือบสี่ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ นี่คือวิธีการทางไกลด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ใกล้ที่สุดกับหลุมดำจนถึงปัจจุบันและเป็นจุดสำคัญของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในระยะที่สามารถสังเกตการณ์ได้ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Very Long Baseline Array (VLBA) ของกล้องโทรทรรศน์วิทยาศาสตร์เพื่อสร้างความก้าวหน้า
“ นี่เป็นก้าวสำคัญ” เจฟฟรีย์โบเวอร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย - เบิร์กลีย์กล่าว “ นี่คือสิ่งที่ผู้คนต้องการทำมานานกว่า 30 ปี” เนื่องจากวัตถุศูนย์กลางกาแลคซีเรียกว่า Sagittarius A * (เด่นชัด“ A-star”) ถูกค้นพบในปี 1974 นักดาราศาสตร์รายงานการวิจัยของพวกเขาในฉบับวันที่ 1 เมษายน วิทยาศาสตร์เอ็กซ์เพรส
“ ตอนนี้เรามีขนาดสำหรับวัตถุ แต่ความลึกลับเกี่ยวกับธรรมชาติที่แท้จริงยังคงอยู่” Bower กล่าวเสริม เขาอธิบายขั้นตอนต่อไปคือเรียนรู้รูปร่างของมัน“ เพื่อให้เราสามารถบอกได้ว่ามันเป็นไอพ่นดิสก์บางหรือเมฆทรงกลม”
ศูนย์กลางของทางช้างเผือกซึ่งอยู่ห่างจากโลก 26,000 ปีแสงถูกบดบังด้วยฝุ่นดังนั้นกล้องโทรทรรศน์แสงที่มองเห็นไม่สามารถศึกษาวัตถุได้ ในขณะที่คลื่นวิทยุจากภาคกลางของกาแล็กซี่สามารถแทรกซึมฝุ่นพวกมันจะกระจัดกระจายไปด้วยพลาสม่าที่มีประจุป่วนในอวกาศตามแนวสายตาสู่โลก การกระจัดกระจายครั้งนี้ทำให้ผิดหวังก่อนหน้านี้ในการวัดขนาดของวัตถุกลางเช่นเดียวกับหมอกที่ทำให้เกิดแสงจ้าของกระโจมไฟที่อยู่ไกลออกไป
Heino Falcke จากหอสังเกตการณ์วิทยุ Westerbork ในเนเธอร์แลนด์ซึ่งเป็นสมาชิกของทีมวิจัยอีกคนกล่าวว่า“ หลังจาก 30 ปีที่ผ่านมากล้องโทรทรรศน์วิทยุได้ยกหมอกขึ้นมาและเราสามารถเห็นสิ่งที่เกิดขึ้น” Heino Falcke จากหอสังเกตการณ์วิทยุ Westerbork ในเนเธอร์แลนด์
นักดาราศาสตร์กล่าวว่าวัตถุที่เปล่งแสงและเปล่งคลื่นวิทยุนั้นน่าจะเข้ากับวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ได้อย่างเรียบร้อย พวกเขาคำนวณหลุมดำเองนั้นมีความยาวประมาณ 14 ล้านไมล์และน่าจะอยู่ในวงโคจรของดาวพุธได้อย่างง่ายดาย หลุมดำนั้นมีความเข้มข้นของสสารที่หนาแน่นดังนั้นแม้กระทั่งแสงก็ไม่สามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังได้
การสำรวจ VLBA ใหม่ทำให้นักดาราศาสตร์มองที่ดีที่สุดในระบบหลุมดำ “ เราอยู่ใกล้มากที่จะเห็นผลกระทบของหลุมดำที่มีต่อสิ่งแวดล้อมที่นี่มากกว่าที่อื่น” Bower กล่าว
หลุมดำกลางของทางช้างเผือกเช่นลูกพี่ลูกน้องใหญ่ในนิวเคลียสกาแลคซีที่มีความว่องไวมากขึ้นเชื่อว่าจะวาดจากวัสดุจากสภาพแวดล้อมและในกระบวนการที่ทำให้เกิดการปล่อยคลื่นวิทยุ ในขณะที่การสังเกต VLBA ใหม่ยังไม่ได้ให้คำตอบสุดท้ายเกี่ยวกับธรรมชาติของกระบวนการนี้พวกเขาได้ช่วยกันออกทฤษฎีบางอย่าง Bower กล่าว จากการทำงานล่าสุดเขาอธิบายว่าทฤษฎีที่เหลืออยู่มากที่สุดสำหรับธรรมชาติของวัตถุเปล่งคลื่นวิทยุนั้นเป็นเครื่องบินไอพ่นของอนุภาคกึ่งอะตอมคล้ายกับที่เห็นในกาแลคซีวิทยุ และทฤษฎีบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับสสารถูกเร่งใกล้กับขอบของหลุมดำ
เมื่อนักดาราศาสตร์ศึกษาราศีธนู A * ที่ความถี่วิทยุที่สูงขึ้นและสูงขึ้นขนาดของวัตถุที่ปรากฏก็เล็กลง ความจริงเรื่องนี้เช่นกัน Bower กล่าวว่าช่วยแยกความคิดบางอย่างเกี่ยวกับธรรมชาติของวัตถุ การลดลงของขนาดที่สังเกตได้ด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้นหรือความยาวคลื่นที่สั้นลงก็ทำให้นักดาราศาสตร์มีเป้าหมายที่ยั่วเย้า
“ เราคิดว่าในที่สุดเราก็สามารถสังเกตุได้ในช่วงความยาวคลื่นสั้นพอที่เราจะเห็นรอยตัดเมื่อเรามีขนาดของหลุมดำถึงขนาดนั้น” Bower กล่าว นอกจากนี้เขากล่าวว่า“ ในการสังเกตการณ์ในอนาคตเราหวังว่าจะได้เห็น“ เงา” ที่เกิดจากเลนส์ความโน้มถ่วงของแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งมากของหลุมดำ”
ในปี 2000 Falcke และเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอข้อสังเกตดังกล่าวในพื้นที่ทางทฤษฎีและตอนนี้ดูเหมือนเป็นไปได้ “ การถ่ายภาพเงาของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำนั้นอยู่ในมือเราหากเราทำงานหนักพอในปีต่อ ๆ ไป” Falcke กล่าวเสริม
ข้อสรุปอีกประการหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์มาถึงก็คือ“ มวลรวมของหลุมดำนั้นเข้มข้นมาก” อ้างอิงจากโบเวอร์ การสำรวจ VLBA แบบใหม่ให้เขากล่าวว่า "การแปลที่แม่นยำที่สุดของมวลของหลุมดำมวลมหาศาลที่เคยมีมา" ความแม่นยำของการสำรวจเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์บอกว่ามวลอย่างน้อย 40,000 ดวงอาทิตย์ต้องอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่สอดคล้องกับขนาดของวงโคจรของโลก อย่างไรก็ตามตัวเลขดังกล่าวเป็นเพียงขีด จำกัด ล่างของมวล น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามวลของหลุมดำทั้งหมดซึ่งเท่ากับสี่ล้านดวงอาทิตย์นั้นกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่ถูกปกคลุมด้วยวัตถุเปล่งคลื่นวิทยุ
นักดาราศาสตร์ต้องพยายามอย่างเต็มที่เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่กระจัดกระจายของพลาสมา "หมอก" ระหว่าง Sagittarius A * และ Earth “ เราต้องผลักดันเทคนิคของเราอย่างหนักจริงๆ” โบเวอร์กล่าว
Bower เปรียบงานที่จะ“ พยายามมองยางเป็ดสีเหลืองของคุณผ่านกระจกฝ้าของแผงฝักบัวอาบน้ำ” ด้วยการสังเกตหลายครั้งเพียงรักษาข้อมูลที่มีคุณภาพสูงสุดและขจัดผลกระทบจากการกระเจิงของพลาสมาในเชิงคณิตศาสตร์นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการวัดขนาดของราศีธนู A * เป็นครั้งแรก
นอกจาก Bower and Falcke ทีมวิจัยยังรวมถึง Robin Herrnstein จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย Jun-Hui Zhao จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนมิลเลอร์กอสส์แห่งหอสังเกตการณ์ทางวิทยุกระจายเสียงแห่งชาติและ Donald Backer แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย - เบิร์กลีย์ Falcke ยังเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ University of Nijmegen และนักวิทยาศาสตร์ที่ไปเยี่ยมชมที่สถาบัน Max-Planck สำหรับ Radioastronomy ในกรุงบอนน์ประเทศเยอรมนี
Sagittarius A * ถูกค้นพบในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2517 โดย Bruce Balick ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันและ Robert Brown ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้อำนวยการศูนย์ดาราศาสตร์และไอออนแห่งชาติที่มหาวิทยาลัย Cornell มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นศูนย์กลางของทางช้างเผือกซึ่งกาแล็กซี่ที่เหลือหมุนรอบตัว ในปี 1999 มาร์คเรดแห่งศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนและเพื่อนร่วมงานของเขาใช้การสังเกต VLBA ของราศีธนู A * เพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่ของโลกในวงโคจรรอบใจกลางกาแลคซีและพิจารณาว่าระบบสุริยะของเรา นภสินธุ์
ในเดือนมีนาคม 2547 มีนักดาราศาสตร์ 55 คนรวมตัวกันที่หอสังเกตการณ์วิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติในกรีนแบงก์รัฐเวสต์เวอร์จิเนียสำหรับการประชุมทางวิทยาศาสตร์เพื่อฉลองการค้นพบของนักธนู A * ที่กรีนแบงก์เมื่อ 30 ปีก่อน ในการประชุมครั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดตัวแผ่นโลหะที่ระลึกบนหนึ่งในกล้องค้นพบ
The Long Baseline Array ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติเป็นระบบกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วทั้งทวีปโดยมีเสาอากาศจาน 10, 240 ตันซึ่งมีตั้งแต่เสาฮาวายจนถึงแคริบเบียน มันให้พลังการแก้ไขที่ยิ่งใหญ่ที่สุดหรือความสามารถในการดูรายละเอียดที่ดีของกล้องโทรทรรศน์ใด ๆ ในดาราศาสตร์บนโลกหรือในอวกาศ
หอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติดำเนินการภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือโดย Associated Universities, Inc.
แหล่งต้นฉบับ: NRAO News Release
