ที่ใจกลางกาแลคซีของเรามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ เรียกสั้น ๆ ว่า Sagittarius A * หรือ Sgr A * เป็นเวลาหลายพันล้านปี ที่ก๊าซและฝุ่นที่อยู่รอบๆ ตกลงไป ทุกๆ 10,000 ปีหรือประมาณนั้น มันจะกลืนดาวที่อยู่ใกล้ๆ

Sgr A * น่าจะอยู่ใกล้โลกที่สุดของเรา แต่เราไม่รู้ว่าเธอหน้าตาเป็นอย่างไร เพราะเราไม่สามารถถ่ายรูปเธอได้

และสิ่งนี้ใช้ได้กับหลุมดำทั้งหมด

หลุมดำเป็นวัตถุที่ค่อนข้างธรรมดาในจักรวาลของเรา แต่มันมีขนาดเล็กมากตามมาตรฐานจักรวาล และเรายังไม่มีเครื่องมือในการรับภาพใดๆ

ภาพที่คุณเห็นบนอินเทอร์เน็ตหรือในสารคดีโทรทัศน์เป็นภาพประกอบหรือการจำลอง ข้อมูลเหล่านี้อิงตามหลักฐานแวดล้อมจากการสังเกตการณ์พื้นที่รอบหลุมดำ นักวิทยาศาสตร์ไม่สงสัยเลยว่าหลุมดำมีอยู่จริง แต่ไม่มีภาพก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้อย่างแน่นอน

ทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้

ในช่วงสี่ปีที่ผ่านมา ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรประมาณ 200 คนได้ทำงานเพื่อสร้างภาพลักษณ์ของ Sgr A * มันจะเป็นภาพวาดหลุมดำภาพแรกของเรา ความคิดริเริ่มนี้มีชื่อว่า Event Horizon Telescope (EHT) ซึ่งเสร็จสิ้นการเก็บรวบรวมข้อมูลในเดือนเมษายน 2017 ขณะนี้นักวิจัยกำลังวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว

อาจฟังดูเหลือเชื่อ แต่การสร้างภาพ Sgr A * คร่าวๆ นั้นเทียบเท่ากับการอ่านพาดหัวข่าวในหนังสือพิมพ์เกี่ยวกับบุคคล

ภาพที่ได้สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ในการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามเร่งด่วนมากมายเกี่ยวกับฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่ พวกเขาสามารถกำหนดได้ดังนี้: จะเกิดอะไรขึ้นกับแสงและสสารเมื่อตกลงไปในหลุมดำ? กระแสพลังงานที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำคืออะไร? หลุมดำมีบทบาทอย่างไรในการศึกษา?

แม้ว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่ผลลัพธ์ของ EHT อาจจำเป็นต้องปรับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ด้วยซ้ำ

ข้อเท็จจริงหลุมดำ

คิดว่าหลุมดำจะเกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงมากเผาไหม้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์และยุบตัวลงเป็นจุดหรือภาวะเอกฐานที่หนาแน่นอย่างเหลือเชื่อ

เมื่อก๊าซ ดาว และสสารอื่นๆ เข้าใกล้หลุมดำ พวกมันจะถูกดึงดูดไปยังขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นเปลือกในจินตนาการรอบๆ ภาวะเอกฐาน ไม่มีอะไรที่ข้ามธรณีประตูของขอบฟ้าเหตุการณ์สามารถหนีสนามโน้มถ่วงของหลุมดำได้ และเมื่อสสารตกลงไปในนั้น หลุมดำจะมีมวลมากขึ้น และขอบฟ้าเหตุการณ์ก็ขยายออก

หลุมดำมีอยู่ทั่วไปในอวกาศ มวลมหาศาลอยู่ที่ใจกลางดาราจักรส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม หลุมดำมวลน้อยกว่านั้นพบได้บ่อยกว่ามาก น่าจะมีหลุมดำประมาณ 100 ล้านดวงในกาแลคซีของเรา แม้ว่าเราจะระบุได้เพียงไม่กี่โหลเท่านั้น
Sgr A * อยู่ห่างจากโลกประมาณ 26,000 ปีแสง และมีมวลสี่ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามันไม่ใหญ่เกินไป ตัวอย่างเช่น Messier 87 (M87) ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ของ EHT ซึ่งทำการศึกษาซึ่งตั้งอยู่ในใจกลางกระจุกดาวราศีกันย์นั้นมีมวลเกือบเจ็ดพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์

EHT เลือก Sgr A * และ M87 ให้ทำงาน เนื่องจากเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ใหญ่ที่สุดที่สังเกตได้จากโลก เหล่านี้เป็นผู้สมัครที่ง่ายและเหมาะสมที่สุดสำหรับการวิเคราะห์

จะถ่ายภาพหลุมดำได้อย่างไรถ้ามันเป็นสีดำ?

คำถามที่ดี. อันที่จริง หลุมดำนั้นมืดพอๆ กับที่ว่างรอบๆ พวกมัน แสงใด ๆ ที่กระทบพวกเขาไม่เคยกลับมา

แต่รอบๆ หลุมดำนั้นมีแสงจากกระแสน้ำวนเรืองแสงของสสารที่มีความร้อนยวดยิ่งที่ตกลงสู่หลุมดำ เมื่อแสงนี้ผ่านเข้ามาใกล้ มันจะโค้งงอและบิดเบี้ยวตามแรงโน้มถ่วงอย่างแรงของหลุมดำ

เลนส์โน้มถ่วงนี้แสดงพื้นที่มืดที่เรียกว่าเงาของหลุมดำ ขนาดของเงาคาดว่าจะใหญ่กว่าขอบฟ้าเหตุการณ์สองเท่าครึ่ง และขนาดของขอบฟ้าเหตุการณ์จะเป็นสัดส่วนกับมวลของหลุมดำ สำหรับ Sgr A * นี่คือประมาณ 30 ล้านกิโลเมตร ในกรณีของ M87 หลุมดำอีกดวงที่ EHT กำลังศึกษาอยู่นั้นมีขนาดใหญ่กว่าพันเท่า

ดังนั้นจากการศึกษาเงาของหลุมดำ นักวิจัย EHT สามารถเข้าใจขนาดของมันได้

ดังนั้น ในทางเทคนิคแล้ว นักวิทยาศาสตร์ของ EHT จะไม่สร้างภาพหลุมดำ พวกเขาจะใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเงาของเธอเพื่อรับข้อมูลที่ต้องการเกี่ยวกับวัตถุนี้

ไม่สามารถแสดงภาพหลุมดำได้ (อย่างน้อยก็ไม่ใช่ตอนนี้) ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงกำลังพิจารณาใช้ภาพเงาเพื่อเป็นหลักฐานว่ามีอยู่จริง

เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์

Sgr A * เล็กมากจนเราไม่มีกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวที่สามารถดูรายละเอียดได้เพียงพอ เรายังไม่สามารถสร้างภาพถ่ายความละเอียดสูงของวัตถุดังกล่าวได้

นักวิทยาศาสตร์ EHT เอาชนะปัญหานี้ได้ด้วยการรวมกล้องโทรทรรศน์เจ็ดตัวที่อยู่ทั่วโลกเข้าด้วยกัน พวกเขาใช้เทคนิคที่เรียกว่าอินเทอร์เฟอโรเมตรีพื้นฐานที่ยาวมาก (VLBI) ผลงานที่ได้คือ "กล้องโทรทรรศน์เสมือน" ที่มีความละเอียดใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก

ในช่วงสัปดาห์ในเดือนเมษายน 2017 กล้องโทรทรรศน์ EHT ทั้งเจ็ดตัวได้บันทึกสัญญาณจาก Sgr A * นาฬิกาปรมาณูเจ็ดนาฬิกาบันทึกเวลาที่สัญญาณมาถึงกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัว

ลักษณะของสัญญาณและเมื่อกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัวถูกบันทึกจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถถ่ายภาพ Sgr A * แต่จะใช้เวลาสักครู่ กล้องโทรทรรศน์ EHT ได้รวบรวมข้อมูลจำนวนมาก เพียงพอที่จะเติมแล็ปท็อป 10,000 เครื่อง

รังสีมรณะ

นักวิทยาศาสตร์มีความสนใจเป็นพิเศษในการรับข้อมูลเกี่ยวกับไอพ่นพลังงานขนาดใหญ่ที่ออกมาจากหลุมดำ

เครื่องบินไอพ่นเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อสสารนอกหลุมดำร้อนขึ้นถึงหลายพันล้านองศา มันหมุนวนในดิสก์สะสมที่เรียกว่า บางส่วนผ่านจุดที่ไม่มีวันหวนกลับ - ขอบฟ้าเหตุการณ์และตกลงไปในหลุมดำ

แต่หลุมดำเป็นสัตว์กินเนื้อจู้จี้จุกจิก วัสดุบางส่วนถูกขับออกจากดิสก์สะสมในรูปของไอพ่นที่มีความเข้มข้นสูง เครื่องบินไอพ่นเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงที่ระยะทางหลายหมื่นปีแสง

เป็นไปได้ว่า Sgr * A ไม่มีเครื่องบินไอพ่น ไม่ได้มีการใช้งานมากนักในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา

แต่ถ้ามีเครื่องบินไอพ่นอยู่จริง กล้องโทรทรรศน์ EHT จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับมัน ทีม EHT สามารถใช้เพื่อลองตอบคำถามที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ได้มาจากการสังเกตของเรา แต่สภาพในจักรวาลเล็กๆ ของเรานั้นค่อนข้างไม่รุนแรง สภาพที่พบใกล้หลุมดำจะทำให้มีการทดสอบที่จริงจังยิ่งขึ้น

หลุมดำเป็นพื้นที่ในกาลอวกาศ แรงดึงดูดที่แรงดึงดูดมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถละทิ้งได้ หลุมดำที่โตเป็นขนาดมหึมาก่อตัวเป็นนิวเคลียสของดาราจักรส่วนใหญ่

หลุมดำมวลมหาศาลคือหลุมดำที่มีมวลประมาณ 10 5 -10 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ในปี 2014 พบหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีหลายแห่ง รวมถึงทางช้างเผือกของเราด้วย

1. หลุมดำมวลยวดยิ่งที่หนักที่สุดที่อยู่นอกดาราจักรของเราตั้งอยู่ในดาราจักรในดาราจักรวงรีขนาดยักษ์ NGC 4889 ในกลุ่มดาวโคม่า เวโรนิกา มวลของมันคือประมาณ 21 พันล้านมวลดวงอาทิตย์!

ในภาพนี้ - กาแล็กซี NGC 4889 อยู่ตรงกลาง ที่ไหนสักแห่งที่นั่น ยักษ์ตัวเดียวกันก็ซ่อนตัวอยู่ (ภาพโดย NASA):

2. ทฤษฎีการก่อตัวของหลุมดำที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปยังไม่มีมวลดังกล่าว มีหลายสมมติฐาน ซึ่งชัดเจนที่สุดคือสมมติฐานที่อธิบายการเพิ่มขึ้นทีละน้อยในมวลของหลุมดำโดยแรงดึงดูดของสสาร (โดยปกติคือก๊าซ) จากอวกาศ ความยากลำบากในการสร้างหลุมดำมวลมหาศาลนั้นอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าสสารที่เพียงพอสำหรับสิ่งนี้จะต้องกระจุกตัวอยู่ในปริมาตรที่ค่อนข้างเล็ก

หลุมดำขนาดมหึมาและดิสก์สะสมมวลของมันตามที่ศิลปินเห็น (ภาพโดย NASA):

3. กาแล็กซีกังหัน NGC 4845 (ประเภท Sa) ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 65 ล้านปีแสง ที่ใจกลางกาแลคซีมีหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลประมาณ 230,000 มวลดวงอาทิตย์ (ภาพโดย NASA):

4. หอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทรา (NASA) ได้ให้หลักฐานว่าหลุมดำมวลมหาศาลจำนวนมากหมุนด้วยความเร็วมหาศาล ความเร็วในการหมุนของหลุมดำที่วัดได้คือ 3.5 ล้านล้าน ไมล์/ชั่วโมงมีความเร็วแสงประมาณครึ่งหนึ่ง และแรงโน้มถ่วงที่น่าเหลือเชื่อของมันดึงพื้นที่โดยรอบเป็นระยะทางหลายล้านกิโลเมตร (ภาพโดย NASA):

5. กาแล็กซีกังหัน NGC 1097 ในกลุ่มดาวฟอร์แน็กซ์ ที่ใจกลางกาแลคซีมีหลุมดำมวลมหาศาลที่หนักกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 100 ล้านเท่า มันดูดในเรื่องใด ๆ ในสิ่งแวดล้อม (ภาพโดย NASA):

6. ควาซาร์ที่ทรงพลังที่สุดในกาแล็กซี Markarian 231 สามารถรับพลังงานจากหลุมดำสองแห่งที่อยู่ตรงกลางซึ่งโคจรรอบกันและกัน นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามวลของหลุมดำตรงกลางมีมวลมากกว่ามวลดวงอาทิตย์ถึง 150 ล้านเท่า มวลของหลุมดำดาวเทียมนั้นใหญ่กว่ามวลดวงอาทิตย์ถึง 4 ล้านเท่า คู่หูแบบไดนามิกนี้ดูดกลืนสสารของกาแลคซีและสร้างพลังงานจำนวนมหาศาล ทำให้เกิดความเปล่งประกายในใจกลางดาราจักรที่สามารถบดบังแสงของดาวนับพันล้านดวงได้

ควาซาร์เป็นแหล่งกำเนิดที่สว่างที่สุดในจักรวาล ซึ่งเป็นแสงที่สว่างกว่าความเจิดจ้าของดาราจักรของพวกมัน มีสมมติฐานว่าควาซาร์เป็นนิวเคลียสของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลในระยะที่มีกิจกรรมสูงผิดปกติ ควาซาร์ในใจกลางของดาราจักร Markarian 231 เป็นวัตถุที่ใกล้เคียงที่สุดสำหรับเราและปรากฏเป็นแหล่งกำเนิดวิทยุขนาดเล็ก นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่ามีอายุเพียงล้านปีเท่านั้น (ภาพโดย NASA):

7. ดาราจักรวงรีขนาดยักษ์ M60 และดาราจักรก้นหอย NGC 4647 มีลักษณะเป็นคู่ที่แปลกมาก ทั้งคู่อยู่ในกลุ่มดาวกันย์ Bright M60 ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 54 ล้านปีแสง มีรูปทรงไข่เรียบง่ายที่สร้างโดยดาวฤกษ์อายุมากที่รวมกันเป็นฝูงแบบสุ่ม ตรงกันข้าม NGC 4647 (บนขวา) ประกอบด้วยหนุ่ม ดาวสีฟ้าก๊าซและฝุ่นซึ่งอยู่ในแขนหมุนของจานหมุนแบน

ที่ใจกลางของ M60 มีหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวล 4.5 พันล้านสุริยะ (ภาพโดย NASA):

8. Galaxy 4C + 29.30 ตั้งอยู่ห่างจากโลก 850 ล้านปีแสง ตรงกลางมีหลุมดำมวลมหาศาล มวลของมันคือ 100 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา (ภาพโดย NASA):

9. นักดาราศาสตร์ขอคำยืนยันมานานแล้วว่าราศีธนู A ซึ่งเป็นหลุมดำมวลมหาศาลของเราที่ใจกลางทางช้างเผือกเป็นแหล่งกำเนิดของเจ็ตพลาสมา ในที่สุด พวกเขาพบสิ่งนี้ ดังที่เห็นได้จากผลลัพธ์ใหม่ที่ได้รับจากหอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทรา (จันทรา) และกล้องโทรทรรศน์วิทยุ VLA เครื่องบินเจ็ตหรือไอพ่นนี้ก่อตัวขึ้นเนื่องจากการดูดกลืนสสารโดยหลุมดำมวลมหาศาล และนักทฤษฎีคาดการณ์ว่าการมีอยู่ของมันนั้นมีอยู่เป็นเวลานาน (ภาพโดย NASA):

10. การใช้รังสีเอกซ์คุณภาพสูงที่สุด นักดาราศาสตร์พบข้อเท็จจริงที่ชัดเจนว่าหลุมดำขนาดใหญ่มีความคล้ายคลึงกันในเอกภพยุคแรก การศึกษาและการสังเกตกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลได้แสดงให้เห็นว่าพวกมันทั้งหมดมีหลุมดำมวลมหาศาลที่คล้ายคลึงกัน พบหลุมดำขนาดมหึมาที่คล้ายกันอย่างน้อย 30 ล้านดวงในจักรวาลยุคแรก มากกว่าที่เคยคิดไว้ 10,000 เท่า

ภาพวาดของศิลปินแสดงให้เห็นหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังเติบโต (ภาพโดย NASA):

11. กาแล็กซีก้นหอยชนิดมีคาน NGC 4945 (SBc) ในกลุ่มดาวเซนทอร์ มันค่อนข้างคล้ายกับกาแล็กซี่ของเรา แต่การสังเกตด้วยรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่ามีแกนกลางอยู่ ซึ่งอาจประกอบด้วยหลุมดำมวลมหาศาลที่ใช้งานอยู่ (ภาพโดย NASA):

12. คลัสเตอร์ PKS 0745-19. หลุมดำที่อยู่ตรงกลางเป็นหนึ่งใน 18 หลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล (ภาพโดย NASA):

13. กระแสอนุภาคทรงพลังจากหลุมดำมวลมหาศาลที่พุ่งชนกาแลคซีใกล้เคียง นักดาราศาสตร์เคยสังเกตการชนกันของกาแลคซีมาก่อน แต่ "การยิงคอสมิก" ดังกล่าวได้รับการบันทึกไว้เป็นครั้งแรก "เหตุการณ์" เกิดขึ้นในระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากโลก 1.4 พันล้านปีแสง ซึ่งขณะนี้กำลังเกิดกระบวนการรวมดาราจักรสองแห่ง "หลุมดำ" ของดาราจักรขนาดใหญ่ทั้งสองซึ่งนักดาราศาสตร์เปรียบเทียบกับ "ดาวมรณะ" จากมหากาพย์ "สตาร์ วอร์ส" ได้ปล่อยกระแสอนุภาคประจุไฟฟ้าอันทรงพลังซึ่งตกลงสู่ดาราจักรข้างเคียงโดยตรง (ภาพโดย NASA):

14. พบหลุมดำที่อายุน้อยที่สุด ต้นกำเนิดของผู้มาใหม่คือซุปเปอร์โนวาที่ปะทุเมื่อ 31 ปีก่อนเท่านั้น (ภาพโดยศูนย์สังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทรา):

15. ภาพวาดหลุมดำที่ดูดกลืนอวกาศอย่างมีศิลปะ ตั้งแต่เวลาของการทำนายตามทฤษฎีของหลุมดำ คำถามของการมีอยู่ของพวกมันยังคงเปิดอยู่ เนื่องจากการมีอยู่ของสารละลายประเภท "หลุมดำ" ยังไม่รับประกันว่ามีกลไกสำหรับการก่อตัวของวัตถุดังกล่าวในจักรวาล (ภาพโดย NASA):

16. เปลวไฟบนหลุมดำในดาราจักรชนิดก้นหอย M83 (หรือที่รู้จักในชื่อ South Pinwheel) ซึ่งได้มาจากหอสังเกตการณ์อวกาศ Chandra X-ray ของ NASA South Pinwheel อยู่ห่างออกไปประมาณ 15 ล้านปีแสง (ภาพโดย NASA):

17. กาแล็กซีกังหัน NGC 4639 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ NGC 4639 ซ่อนหลุมดำขนาดใหญ่ที่ดูดกลืนก๊าซและฝุ่นของจักรวาล (ภาพโดย NASA):

18. Galaxy M 77 ในกลุ่มดาววาฬ ใจกลางของมันคือหลุมดำมวลมหาศาล (ภาพโดย NASA):

19. ศิลปินวาดภาพหลุมดำในกาแล็กซีของเรา - ราศีธนู A * เป็นวัตถุที่มีมวลมหาศาล จากการวิเคราะห์องค์ประกอบในวงโคจร เบื้องต้นพบว่าน้ำหนักของวัตถุคือ 2.6 ล้านมวลดวงอาทิตย์ และมวลนี้อยู่ในปริมาตรไม่เกิน 17 ชั่วโมงแสง (120 AU) (ภาพโดย NASA):

20. มองเข้าไปในปากหลุมดำ นักดาราศาสตร์ของ JAXA หน่วยงานด้านการบินและอวกาศของญี่ปุ่น ได้ภาพที่เป็นเอกลักษณ์ของช่องระบายอากาศของหลุมดำและปรากฏการณ์หายากในบริเวณใกล้เคียงโดยใช้ห้องปฏิบัติการอวกาศอินฟราเรดของ NASA WISE วัตถุที่สังเกตการณ์ WISE คือหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 6 เท่า และระบุไว้ในแคตตาล็อกภายใต้ชื่อ GX 339-4 ใกล้ GX 339-4 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 20,000 ปีแสงดาวฤกษ์หมุนรอบวัตถุซึ่งถูกดึงดูดเข้าสู่หลุมดำภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วงมหึมาซึ่งแข็งแกร่งกว่า 30,000 เท่า บนพื้นผิวโลกของเรา ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของสารนี้ถูกขับออกจากหลุมดำในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้เกิดไอพ่นของอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสง (ภาพโดย NASA):

21. Galaxy NGC 3081 ในกลุ่มดาวไฮดรา ตั้งอยู่ประมาณ 86 ล้านปีแสงจาก ระบบสุริยะ... นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลาง NGC 3081 (ภาพโดย NASA):

22. การนอนหลับและความฝัน เกือบหนึ่งทศวรรษที่แล้ว หอดูดาวเอ็กซ์เรย์อวกาศจันทราของ NASA บันทึกสัญญาณของสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหลุมดำที่กลืนก๊าซอยู่ตรงกลางของดาราจักรประติมากรที่อยู่ใกล้เคียง และในปี 2013 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ NuSTAR ของ NASA ซึ่งตรวจจับรังสีเอกซ์แบบแข็ง ได้ชำเลืองมองไปทางเดียวกันอย่างรวดเร็วและพบหลุมดำที่หลับใหลอย่างสงบ (ไม่มีการใช้งานในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา)

มวลของหลุมดำที่กำลังหลับใหลอยู่ประมาณ 5 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา หลุมดำตั้งอยู่ใจกลางดาราจักรประติมากรหรือที่เรียกว่า NGC 253 (ภาพถ่ายโดย NASA):

23. พลาสม่าที่พุ่งออกมาโดยหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางกาแลคซี่สามารถขนส่งพลังงานจำนวนมหาศาลได้ในระยะทางอันมหึมา ภูมิภาค 3C353 ล้อมรอบด้วยพลาสมาที่พุ่งออกมาโดยหนึ่งในหลุมดำในแสงเอ็กซ์เรย์จากกล้องโทรทรรศน์ Chandra และ Very Large Array เมื่อเทียบกับพื้นหลังของ "ขนนก" ยักษ์ การแผ่รังสีของดาราจักรดูเหมือนจุดเล็กๆ ตรงกลาง (ภาพโดย NASA):

24. นี่เป็นวิธีที่หลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลตั้งแต่หลายล้านถึงหลายพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเราจะมีลักษณะเช่นนี้ ความยากลำบากในการสร้างหลุมดำมวลมหาศาลนั้นอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าสสารที่เพียงพอสำหรับสิ่งนี้จะต้องกระจุกตัวอยู่ในปริมาตรที่ค่อนข้างเล็ก (ภาพถ่ายโดย NASA)

หลุมดำจริงๆแล้วหน้าตาเป็นอย่างไร? บางทีนี่อาจเป็นประตูสู่จักรวาลอื่นจริงๆ หรือจะใช้เดินทางในอวกาศและเวลาได้หรือไม่ ? ไม่เคยทำอะไรแบบนี้มาก่อน

Uffe Gråe Jørgensen แห่งสถาบัน Niels Bohr แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน อธิบายว่าหากเราถ่ายภาพหลุมดำได้ เราจะเข้าใจธรรมชาติของปรากฏการณ์ลึกลับนี้มากขึ้น

“ในความคิดของฉัน เรื่องนี้น่าสนใจอย่างยิ่ง เป็นเรื่องดีเสมอที่จะมีโอกาสทดสอบทฤษฎีบางอย่าง แต่ตอนนี้เรากำลังพูดถึงทฤษฎีพิเศษที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของแสงและสสารใน สภาวะสุดขั้วหลุมดำ” Uffe Groe Jorgensen อาจารย์ประจำภาควิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์และการวิจัยดาวเคราะห์กล่าว

การถ่ายภาพหลุมดำสามารถเปิดสาขาการวิจัยใหม่ได้

การถ่ายภาพหลุมดำไม่ใช่เรื่องง่าย สิ่งนี้ต้องมีเงื่อนไขที่เหมาะสม ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงตั้งใจที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์ตัวใหม่ ซึ่งจะวางบนแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์

หากสามารถถ่ายภาพหลุมดำได้ พวกเขาก็สามารถเปิดสาขาการวิจัยใหม่ได้ ศาสตราจารย์ Ulrik Ingerslev Uggerhøj ที่ไม่ใช่สมาชิกจากสถาบันฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Aarhus ยืนยัน

“สิ่งนี้จะก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าฟิสิกส์ของสนามที่แข็งแกร่งภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง พื้นที่ใหม่จะเปิดขึ้นซึ่งชวนให้นึกถึงการสังเกตคลื่นโน้มถ่วงที่ประกาศในเดือนกุมภาพันธ์ หากเราถ่ายภาพหลุมดำได้ มันจะเป็นความก้าวหน้าแบบเดียวกับคลื่นความโน้มถ่วง” ศาสตราจารย์ให้ความเห็น

นักวิทยาศาสตร์ช่วยจำลองหลุมดำใน Interstellar

จนถึงขณะนี้ มีการสังเกตหลุมดำผ่านกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลเท่านั้น ซึ่งทำให้ไม่สามารถศึกษาโครงสร้างของหลุมดำได้ ในกล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ หลุมดำปรากฏเป็นจุดดำ สิ่งที่เคยเห็นมาก่อนคือเรื่องที่ถูกหลุมกลืนเข้าไป

หลุมดำในภาพยนตร์เรื่อง "Interstellar"

Uffe Groe Jorgensen อธิบายว่ากล้องโทรทรรศน์ระดับ submillimeter รุ่นใหม่มีความละเอียดสูงจนสามารถมองเห็นโครงสร้างของหลุมดำได้

กล้องโทรทรรศน์ submillimeter มีความยาวคลื่นน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร มันเป็นลูกผสมระหว่างกล้องโทรทรรศน์ออปติคัลและวิทยุ กล้องโทรทรรศน์ระดับ submillimeter สามารถตรวจจับความยาวคลื่นที่ยาวกว่าการแผ่รังสีอินฟราเรดแบบธรรมดาได้ แต่ไม่นานเท่ากับคลื่นวิทยุ

จนถึงขณะนี้ ยังไม่สามารถเห็นเนื้อหาของหลุมดำได้ นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอทฤษฎีต่างๆ คุณสามารถดูว่าวิทยาศาสตร์จินตนาการถึงหลุมดำได้อย่างไรในภาพยนตร์เรื่อง Interstellar

“นี่เป็นแอนิเมชั่นที่สวยงามที่ไม่มีการเปรียบเทียบ นักวิทยาศาสตร์หลุมดำที่มีชื่อเสียงมีส่วนร่วมในการสร้างภาพยนตร์เรื่องนี้ ดังนั้นจึงเป็นไปเพื่อประโยชน์สูงสุดของพวกเขาในการสร้างภาพที่ถูกต้อง มันอาจจะดูเหมือนในภาพยนตร์” Uffe Groe Jorgensen กล่าว

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะใช้ร่วมกับผู้อื่น

ในการถ่ายภาพหลุมดำ กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะถูกรวมเข้ากับกล้องโทรทรรศน์ในชิลีและฮาวาย ในเวลาเดียวกันกล้องโทรทรรศน์ทั้งสามจะทำหน้าที่เป็นเครื่องมือขนาดใหญ่ "เส้นผ่านศูนย์กลาง" ซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างระหว่างพวกเขานั่นคือจะมีระยะทางหลายพันกิโลเมตร

ดังนั้นการเลือกกล้องโทรทรรศน์ในกรีนแลนด์จึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญ นักวิทยาศาสตร์อธิบาย

“วัตถุที่พวกเขากำลังกำหนดเป้าหมายต้องถูกสังเกตพร้อมกันจากสถานที่ต่างๆ สามแห่ง ให้ห่างจากกันมากที่สุด คุณไม่สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์ได้ทั้งในซีกโลกตะวันออกและซีกโลกตะวันตก เพราะคุณจะไม่สามารถสังเกตจุดใดจุดหนึ่งในท้องฟ้าพร้อมกันได้ "

กล้องโทรทรรศน์จะถูกวางบนน้ำแข็ง

ปัจจุบันกล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์อยู่บนเรือจากสหรัฐอเมริกาไปยังเมือง Qaanaaq ทางตอนเหนือของเกาะกรีนแลนด์ เรือจะไปถึงสถานที่ดังกล่าวในช่วงฤดูร้อน หลังจากนั้นกล้องโทรทัศน์จะประกอบและติดตั้งที่จุดสูงสุดบนพื้นผิวของธารน้ำแข็งกรีนแลนด์ ซึ่งสังเกตสภาพอากาศและสภาพอากาศในอุดมคติ

“กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะถูกวางไว้ที่ความสูงมากกว่าสามกิโลเมตร หลายคนคิดว่าที่ที่มีน้ำแข็งมีน้ำอยู่มาก จึงมีความชื้นสูง บางทีความคิดนี้อาจเป็นเพราะในเดนมาร์ก เรามีฤดูหนาวที่เปียกชื้นมาก โดยมีอุณหภูมิประมาณ 0 องศาและฝนหิมะ ในความเป็นจริงที่อุณหภูมิ -30 องศาแห้งมากเพราะน้ำทั้งหมดควบแน่นและกลายเป็นหิมะ ดังนั้นยอดเขานี้จึงเป็นสถานที่ที่ยอดเยี่ยม ตั้งอยู่บนที่สูง และที่นั่นแห้งมาก "

ภาพของหลุมดำจะปรากฏในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะใช้งานไม่ได้จนถึงปี 2017 แต่เมื่อถึงเวลานั้น เราหวังว่าจะได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับหลุมดำ ผู้สอนในโคเปนเฮเกนกล่าว

“เราไม่ค่อยรู้เรื่องหลุมดำมากนัก และเราจะดำเนินการแก้ไข สนามโน้มถ่วงของพวกเขาคืออะไร? จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมันถูกดึงเข้าไปในหลุมดำ? หนึ่งในคำถามที่น่าสนใจที่สุดคือว่าหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลคซี่สามารถเป็นเส้นทางไปยังจักรวาลอื่นหรือไปยังจุดอื่นๆ ในอวกาศได้หรือไม่ นี่คือสิ่งที่เราต้องการเรียนรู้สิ่งใหม่ เราจะไม่เริ่มบินผ่านหลุมดำในวันพรุ่งนี้ นั่นไม่ใช่ประเด็น แต่ในระยะยาวงานของเราจะให้ข้อมูลใหม่ๆ มากมาย ซึ่งอาจนำไปสู่สถานที่ที่ไม่เคยไปมาก่อน”

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์ไม่ใช่กล้องโทรทรรศน์เดียวที่นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กใช้ในการสังเกตหลุมดำ เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโปรเจ็กต์ที่เรียกว่า Event Horizon Telescope ซึ่งรวบรวมกล้องโทรทรรศน์เก้าตัวเข้าด้วยกัน ซึ่งแต่ละอันทำงานเหมือนกัน

ไม่สำคัญว่าใครจะได้รับเกียรติให้ถ่ายรูปหลุมดำเป็นครั้งแรก แต่ตามที่ศาสตราจารย์ Ulrik Ingerslev Uggerøy ได้กล่าวไว้ การตัดสินใจขั้นสุดท้ายจะมีขึ้นในไม่ช้านี้

“คำถามเดียวคือเราจะต้องรอนานแค่ไหน แต่ในความคิดของฉัน มีโอกาสสูงที่เราจะได้เห็นภาพนี้ในอีก 5 ปีข้างหน้า”

โครงการนี้จะสร้างแรงบันดาลใจให้เยาวชนชาวกรีนแลนด์

การสังเกตการณ์หลุมดำไม่ใช่เป้าหมายเดียวของโครงการ Uffe Groe Jorgensen กล่าวต่อ

“นี่ไม่ใช่แค่โครงการทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสที่ดีในการพยายามโน้มน้าวสังคมกรีนแลนด์ กระตุ้นความสนใจของเยาวชนในท้องถิ่นในด้านวิทยาศาสตร์ และสร้างแรงบันดาลใจให้กรีนแลนด์พัฒนาเทคโนโลยีชั้นสูง นี่เป็นงานที่สำคัญมาก "

Allan Finnich ผู้ประสานงาน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในภาคสุขภาพของ Middle Greenland Gymnasium ยังเชื่อว่าจำเป็นต้องกระตุ้นความสนใจของชาวกรีนแลนด์ในด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

“ในหลาย ๆ ด้าน จำเป็นต้องเพิ่มความสนใจในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ กรีนแลนด์ต้องการนักวิทยาศาสตร์ในพื้นที่นี้ และมีไม่มากนัก ตอนนี้ไม่มีโอกาสที่จะได้รับการศึกษาเช่นนี้ในกรีนแลนด์ คุณต้องไปเดนมาร์กซึ่งเป็นอุปสรรคเช่นกัน "

เมื่อตั้งกล้องโทรทรรศน์ขึ้น 10% ของเวลาการสังเกตมักจะปล่อยให้นักวิทยาศาสตร์โฮสต์ นักวิทยาศาสตร์หวังว่านักเรียนในโรงเรียนมัธยมศึกษากรีนแลนด์จะได้รับโอกาสนี้เช่นกัน แต่ความร่วมมือไม่ใช่เรื่องง่าย และยังไม่ชัดเจนว่าโครงการจะนำไปสู่กรีนแลนด์อย่างไร

ครูยิมเนเซียม: ต้องการวิทยาศาสตร์มากกว่านี้

หากนักเรียนชาวกรีนแลนด์ได้รับอนุญาตให้ใช้กล้องโทรทรรศน์ ความสนใจก็จะยิ่งเพิ่มมากขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย Mathias Rosdal Jensen ผู้ประสานงานด้านวิทยาศาสตร์สำหรับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกล่าว

“ฉันคิดว่ามันจะน่าสนใจมากสำหรับนักเรียน เพราะเรากำลังพูดถึงผลิตภัณฑ์ของกรีนแลนด์เอง ขณะนี้มีสื่อการสอนเกี่ยวกับเดนมาร์กหรือเดนมาร์กจำนวนมากในประเทศ ”

Uffe Groe Jorgensen หวังว่ากล้องโทรทรรศน์จะเป็นแรงบันดาลใจให้กับเยาวชนชาวกรีนแลนด์

“เป้าหมายที่ยิ่งใหญ่ของโครงการกล้องโทรทรรศน์คือการพัฒนาความสนใจและดึงดูดคนหนุ่มสาวให้หันมาสนใจวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมากขึ้น”

ประเทศจีนได้เปิดตัวกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์แบบแข็งเครื่องแรกในวงโคจรเพื่อช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาหลุมดำ สำนักข่าวซินหัวรายงานเรื่องนี้

กล้องโทรทรรศน์น้ำหนัก 2.5 ตันขณะนี้อยู่ในวงโคจรที่ระดับความสูง 550 กม. ตาม Zhang Shuangnan ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการการวัดทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของ Chinese Academy of Sciences (CAS)นอกจากหลุมที่นักวิทยาศาสตร์รู้จักแล้ว นักดาราศาสตร์ยังคาดหวังที่จะค้นพบวัตถุอวกาศที่คล้ายคลึงกันใหม่ๆ

“หลุมดำเป็นที่สนใจของวิทยาศาสตร์อย่างมาก ดังนั้นจึงจะเข้ามาเป็นศูนย์กลางใน กิจกรรมวิจัย... พวกเขาทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของรังสีประเภทต่างๆรวมถึงรังสีเอกซ์เช่นเดียวกับรังสีคอสมิกพลังงานสูงการระเบิดอันทรงพลัง” Shuangnan อธิบาย

หลุมดำคืออะไร?

หลุมดำเป็นพื้นที่ในอวกาศและเวลาที่มีแรงดึงดูดมหาศาลมหาศาล เช่นเดียวกับแม่เหล็ก มันดึงดูดวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดเท่าที่เป็นไปได้ รวมถึงอนุภาคที่เล็กที่สุดและการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แม้แต่วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง รวมทั้งควอนตัมของแสงเอง ก็ไม่สามารถปล่อยมันไว้ได้

มีหลายทฤษฎีสำหรับการเกิดลมหายใจสีดำ หนึ่งในนั้นกล่าวว่าเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้เกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

เธอดูเป็นอย่างไร?

หลุมดำหน้าตาเป็นอย่างไรที่จริงแล้วยังไม่มีใครรู้ บางทีนี่อาจเป็นคำถามที่มนุษยชาติไม่สามารถให้คำตอบที่เชื่อถือได้ ความจริงก็คือว่าหลุมดำนั้นมองไม่เห็น เพราะแม้แต่แสงที่กระทบพวกมันก็ไม่สามารถหนีจากสนามโน้มถ่วงของพวกมันได้

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์เชื่อว่าขอบเขตของหลุมดำควรมองเห็นได้เนื่องจากการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากวัสดุที่ถูกดูดซับ ในการประชุมครั้งที่ 221 ของ American Astronomical Society นักวิทยาศาสตร์จาก University of California at Berkeley ได้นำเสนอภาพวัตถุดังกล่าวที่สร้างขึ้นโดยคอมพิวเตอร์โดยสมมุติฐาน ตามความเห็นของพวกเขา หลุมดำไม่ได้ไร้รูปร่างเลย แต่มีรูปร่างเหมือนพระจันทร์เสี้ยว นี่เป็นเพราะว่าด้านที่หันเข้าหาผู้สังเกต ด้วยเหตุผลพิเศษด้านจักรวาล สว่างกว่าด้านหลังเสมอ วงกลมสีเข้มที่อยู่ตรงกลางของเสี้ยวคือหลุมดำ

หลุมดำสังเกตได้อย่างไร?

ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นหลุมดำผ่านกล้องโทรทรรศน์ พวกมันถูกตรวจจับโดยเรืองแสงรอบขอบฟ้าเหตุการณ์ ดังนั้นหลุมดำแห่งแรกจึงถูกค้นพบในปี 1972 เนื่องจากมันทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง

หากหลุมดำดูดกลืนสสารทั้งหมดที่ล้อมรอบมันไว้ ก็จะมองเห็นได้ผ่านการบิดเบือนของรังสีแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น “ถ้าพื้นที่ดังกล่าวไม่มีการเคลื่อนไหว เราจะไม่สามารถหามันเจอได้ แต่เมื่อวัตถุตกลงไปในหลุมดำ มันจะเร่งตัวขึ้น ร้อนขึ้น และเริ่มผลิตรังสีเอกซ์ เมื่อวิเคราะห์ซึ่งคุณสามารถจินตนาการได้ว่ามันคืออะไร” จางซวงหนานอธิบาย

อย่างไรก็ตาม แม้จะได้บันทึกการแผ่รังสีดังกล่าวแล้ว นักดาราศาสตร์ก็ไม่สามารถแน่ใจได้เลยว่ามีหลุมดำอยู่ข้างหน้าพวกเขา และไม่ใช่แค่วัตถุขนาดใหญ่ที่ไม่เรืองแสงเท่านั้น เชื่อกันว่านอกจากการแผ่รังสีแล้ว วัตถุดังกล่าวยังสามารถตรวจพบได้ด้วยเมฆที่อยู่รอบๆ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน ฝุ่น ก๊าซ อุกกาบาต ดาวเคราะห์ และแม้แต่ดวงดาว

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ ซึ่งน่าจะรวมถึงชาวเดนมาร์กด้วย ตั้งใจที่จะถ่ายภาพหลุมดำเพื่อดูว่าหลุมดำมีลักษณะอย่างไร ไม่เคยทำอะไรแบบนี้มาก่อน

Uffe Gråe Jørgensen แห่งสถาบัน Niels Bohr แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน อธิบายว่าหากเราถ่ายภาพหลุมดำได้ เราจะเข้าใจธรรมชาติของปรากฏการณ์ลึกลับนี้มากขึ้น

“ในความคิดของฉัน เรื่องนี้น่าสนใจอย่างยิ่ง เป็นเรื่องดีเสมอที่จะทดสอบทฤษฎีบางอย่างได้ และตอนนี้เรากำลังพูดถึงทฤษฎีพิเศษเกี่ยวกับพฤติกรรมของแสงและสสารในสภาวะสุดขั้วของหลุมดำ” Uffe Groe Jorgensen อาจารย์ประจำภาควิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์และดาวเคราะห์กล่าว งานวิจัย.

การถ่ายภาพหลุมดำสามารถเปิดสาขาการวิจัยใหม่ได้

การถ่ายภาพหลุมดำไม่ใช่เรื่องง่าย สิ่งนี้ต้องมีเงื่อนไขที่เหมาะสม ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงตั้งใจที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์ตัวใหม่ ซึ่งจะวางบนแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์

หากสามารถถ่ายภาพหลุมดำได้ พวกเขาก็สามารถเปิดสาขาการวิจัยใหม่ได้ ศาสตราจารย์ Ulrik Ingerslev Uggerhøj ที่ไม่ใช่สมาชิกจากสถาบันฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Aarhus ยืนยัน

“สิ่งนี้จะก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าฟิสิกส์ของสนามที่แข็งแกร่งภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง พื้นที่ใหม่จะเปิดขึ้นซึ่งชวนให้นึกถึงการสังเกตคลื่นโน้มถ่วงที่ประกาศในเดือนกุมภาพันธ์ หากเราถ่ายภาพหลุมดำได้ มันจะเป็นความก้าวหน้าแบบเดียวกับคลื่นความโน้มถ่วง” ศาสตราจารย์ให้ความเห็น

นักวิทยาศาสตร์ช่วยจำลองหลุมดำใน Interstellar

จนถึงขณะนี้ มีการสังเกตหลุมดำผ่านกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลเท่านั้น ซึ่งทำให้ไม่สามารถศึกษาโครงสร้างของหลุมดำได้ ในกล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ หลุมดำปรากฏเป็นจุดดำ สิ่งที่เคยเห็นมาก่อนคือเรื่องที่ถูกหลุมกลืนเข้าไป

Uffe Groe Jorgensen อธิบายว่ากล้องโทรทรรศน์ระดับ submillimeter รุ่นใหม่มีความละเอียดสูงจนสามารถมองเห็นโครงสร้างของหลุมดำได้

บริบท

มนุษยชาติโดดเดี่ยวในจักรวาลหรือไม่?

ชีวิตในจักรวาลหายากมากไหม?

พลังที่ทรงพลังที่สุดในจักรวาลคืออะไร?

จนถึงขณะนี้ ยังไม่สามารถเห็นเนื้อหาของหลุมดำได้ นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอทฤษฎีต่างๆ คุณสามารถดูว่าวิทยาศาสตร์จินตนาการถึงหลุมดำได้อย่างไรในภาพยนตร์เรื่อง Interstellar

“นี่เป็นแอนิเมชั่นที่สวยงามที่ไม่มีการเปรียบเทียบ นักวิทยาศาสตร์หลุมดำที่มีชื่อเสียงมีส่วนร่วมในการสร้างภาพยนตร์เรื่องนี้ ดังนั้นจึงเป็นไปเพื่อประโยชน์สูงสุดของพวกเขาในการสร้างภาพที่ถูกต้อง มันอาจจะดูเหมือนในภาพยนตร์” Uffe Groe Jorgensen กล่าว

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะใช้ร่วมกับผู้อื่น

ในการถ่ายภาพหลุมดำ กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะถูกรวมเข้ากับกล้องโทรทรรศน์ในชิลีและฮาวาย ในเวลาเดียวกันกล้องโทรทรรศน์ทั้งสามจะทำหน้าที่เป็นเครื่องมือขนาดใหญ่ "เส้นผ่านศูนย์กลาง" ซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างระหว่างพวกเขานั่นคือจะมีระยะทางหลายพันกิโลเมตร

ดังนั้นการเลือกกล้องโทรทรรศน์ในกรีนแลนด์จึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญ นักวิทยาศาสตร์อธิบาย

“วัตถุที่พวกเขากำลังกำหนดเป้าหมายต้องถูกสังเกตพร้อมกันจากสถานที่ต่างๆ สามแห่ง ให้ห่างจากกันมากที่สุด คุณไม่สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์ได้ทั้งในซีกโลกตะวันออกและซีกโลกตะวันตก เพราะคุณจะไม่สามารถสังเกตจุดใดจุดหนึ่งในท้องฟ้าพร้อมกันได้ "

กล้องโทรทรรศน์จะถูกวางบนน้ำแข็ง

ปัจจุบันกล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์อยู่บนเรือจากสหรัฐอเมริกาไปยังเมือง Qaanaaq ทางตอนเหนือของเกาะกรีนแลนด์ เรือจะไปถึงสถานที่ดังกล่าวในช่วงฤดูร้อน หลังจากนั้นกล้องโทรทัศน์จะประกอบและติดตั้งที่จุดสูงสุดบนพื้นผิวของธารน้ำแข็งกรีนแลนด์ ซึ่งสังเกตสภาพอากาศและสภาพอากาศในอุดมคติ

“กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะถูกวางไว้ที่ความสูงมากกว่าสามกิโลเมตร หลายคนคิดว่าที่ที่มีน้ำแข็งมีน้ำอยู่มาก จึงมีความชื้นสูง บางทีความคิดนี้อาจเป็นเพราะในเดนมาร์ก เรามีฤดูหนาวที่เปียกชื้นมาก โดยมีอุณหภูมิประมาณ 0 องศาและฝนหิมะ ในความเป็นจริงที่อุณหภูมิ -30 องศาแห้งมากเพราะน้ำทั้งหมดควบแน่นและกลายเป็นหิมะ ดังนั้นยอดเขานี้จึงเป็นสถานที่ที่ยอดเยี่ยม ตั้งอยู่บนที่สูง และที่นั่นแห้งมาก "

ภาพของหลุมดำจะปรากฏในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์จะใช้งานไม่ได้จนถึงปี 2017 แต่เมื่อถึงเวลานั้น เราหวังว่าจะได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับหลุมดำ ผู้สอนในโคเปนเฮเกนกล่าว

“เราไม่ค่อยรู้เรื่องหลุมดำมากนัก และเราจะดำเนินการแก้ไข สนามโน้มถ่วงของพวกเขาคืออะไร? จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมันถูกดึงเข้าไปในหลุมดำ? หนึ่งในคำถามที่น่าสนใจที่สุดคือว่าหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลคซี่สามารถเป็นเส้นทางไปยังจักรวาลอื่นหรือไปยังจุดอื่นๆ ในอวกาศได้หรือไม่ นี่คือสิ่งที่เราต้องการเรียนรู้สิ่งใหม่ เราจะไม่เริ่มบินผ่านหลุมดำในวันพรุ่งนี้ นั่นไม่ใช่ประเด็น แต่ในระยะยาวงานของเราจะให้ข้อมูลใหม่ๆ มากมาย ซึ่งอาจนำไปสู่สถานที่ที่ไม่เคยไปมาก่อน”

กล้องโทรทรรศน์กรีนแลนด์ไม่ใช่กล้องโทรทรรศน์เดียวที่นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กใช้ในการสังเกตหลุมดำ เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโปรเจ็กต์ที่เรียกว่า Event Horizon Telescope ซึ่งรวบรวมกล้องโทรทรรศน์เก้าตัวเข้าด้วยกัน ซึ่งแต่ละอันทำงานเหมือนกัน

ไม่สำคัญว่าใครจะได้รับเกียรติให้ถ่ายรูปหลุมดำเป็นครั้งแรก แต่ตามที่ศาสตราจารย์ Ulrik Ingerslev Uggerøy ได้กล่าวไว้ การตัดสินใจขั้นสุดท้ายจะมีขึ้นในไม่ช้านี้

“คำถามเดียวคือเราจะต้องรอนานแค่ไหน แต่ในความคิดของฉัน มีโอกาสสูงที่เราจะได้เห็นภาพนี้ในอีก 5 ปีข้างหน้า”

โครงการนี้จะสร้างแรงบันดาลใจให้เยาวชนชาวกรีนแลนด์

การสังเกตการณ์หลุมดำไม่ใช่เป้าหมายเดียวของโครงการ Uffe Groe Jorgensen กล่าวต่อ

“นี่ไม่ใช่แค่โครงการทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสที่ดีในการพยายามโน้มน้าวสังคมกรีนแลนด์ กระตุ้นความสนใจของเยาวชนในท้องถิ่นในด้านวิทยาศาสตร์ และสร้างแรงบันดาลใจให้กรีนแลนด์พัฒนาเทคโนโลยีชั้นสูง นี่เป็นงานที่สำคัญมาก "

Allan Finnich ผู้ประสานงานการวิจัยด้านสุขภาพของ Middle Greenland Gymnasium ยังเชื่อว่ามีความจำเป็นในการกระตุ้นความสนใจในวิทยาศาสตร์ของชาวกรีนแลนด์

“ในหลาย ๆ ด้าน จำเป็นต้องเพิ่มความสนใจในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ กรีนแลนด์ต้องการนักวิทยาศาสตร์ในพื้นที่นี้ และมีไม่มากนัก ตอนนี้ไม่มีโอกาสที่จะได้รับการศึกษาเช่นนี้ในกรีนแลนด์ คุณต้องไปเดนมาร์กซึ่งเป็นอุปสรรคเช่นกัน "

เมื่อตั้งกล้องโทรทรรศน์ขึ้น 10% ของเวลาการสังเกตมักจะปล่อยให้นักวิทยาศาสตร์โฮสต์ นักวิทยาศาสตร์หวังว่านักเรียนในโรงเรียนมัธยมศึกษากรีนแลนด์จะได้รับโอกาสนี้เช่นกัน แต่ความร่วมมือไม่ใช่เรื่องง่าย และยังไม่ชัดเจนว่าโครงการจะนำไปสู่กรีนแลนด์อย่างไร

ครูยิมเนเซียม: ต้องการวิทยาศาสตร์มากกว่านี้

หากนักเรียนชาวกรีนแลนด์ได้รับอนุญาตให้ใช้กล้องโทรทรรศน์ ความสนใจก็จะยิ่งเพิ่มมากขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย Mathias Rosdal Jensen ผู้ประสานงานด้านวิทยาศาสตร์สำหรับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติกล่าว

“ฉันคิดว่ามันจะน่าสนใจมากสำหรับนักเรียน เพราะเรากำลังพูดถึงผลิตภัณฑ์ของกรีนแลนด์เอง ขณะนี้มีสื่อการสอนเกี่ยวกับเดนมาร์กหรือเดนมาร์กจำนวนมากในประเทศ ”

Uffe Groe Jorgensen หวังว่ากล้องโทรทรรศน์จะเป็นแรงบันดาลใจให้กับเยาวชนชาวกรีนแลนด์

“เป้าหมายที่ยิ่งใหญ่ของโครงการกล้องโทรทรรศน์คือการพัฒนาความสนใจและดึงดูดคนหนุ่มสาวให้หันมาสนใจวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมากขึ้น”