แสงดาวฤกษ์เปลี่ยนไปขณะเข้าใกล้หลุมดำตามทฤษฎีของไอน์สไตน์

  • 29 กรกฎาคม 2018
แสงจากดาวฤกษ์ S2 เปลี่ยนเป็นสีแดง ขณะเข้าใกล้หลุมดำมวลยิ่งยวด Image copyright ESO/M. KORNMESSER
คำบรรยายภาพ แสงจากดาวฤกษ์ S2 เปลี่ยนเป็นสีแดง ขณะเข้าใกล้หลุมดำมวลยิ่งยวด

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติค้นพบหลักฐานที่พิสูจน์ว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ มีความถูกต้องเป็นจริงอีกครั้ง แม้ในภาวะที่สนามความโน้มถ่วงมีความแข็งแกร่งอย่างมหาศาล เช่นที่บริเวณโดยรอบหลุมดำมวลยิ่งยวด

รายงานการค้นพบครั้งนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy & Astrophysics โดยทีมนักดาราศาสตร์ระบุว่าได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope (VLT) ที่ประเทศชิลี ติดตามศึกษาดาวฤกษ์ S2 ซึ่งโคจรเข้าใกล้หลุมดำมวลยิ่งยวด Sagittarius A* ที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกทุก 16 ปี

ทีมนักดาราศาสตร์พบว่า แสงจากดาวฤกษ์ S2 เกิดความเปลี่ยนแปลงขณะเข้าใกล้หลุมดำดังกล่าวในระยะ 120 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกและดวงอาทิตย์

คลื่นแสงจากดาวฤกษ์ถูกสนามความโน้มถ่วงดึงให้ขยายยาวขึ้น จนเกิดการเคลื่อนไปทางแสงสีแดง (Gravitational Redshift) ซึ่งเป็นไปตามที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้ทำนายไว้

นอกจากนี้ ดาวฤกษ์ S2 ยังเปลี่ยนเป็นสีแดงขึ้น ขณะที่ถูกสนามความโน้มถ่วงอันทรงพลังของหลุมดำมวลยิ่งยวด เร่งให้โคจรผ่านไปด้วยความเร็วสูงถึง 8,000 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 2.7% ของความเร็วแสงอีกด้วย

Image copyright Getty Images
คำบรรยายภาพ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องอีกครั้ง
Image copyright ESO / A. GHIZZI PANIZZA
คำบรรยายภาพ กล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope (VLT) ที่ประเทศชิลี

ทีมนักดาราศาสตร์ผู้ทำการศึกษาในครั้งนี้อธิบายว่า ปรากฎการณ์ดังกล่าวเกิดจากอนุภาคของแสงหรือโฟตอนพยายามปีนป่ายออกจากหลุมของกาล- อวกาศที่บิดเบี้ยวด้วยความโน้มถ่วงมหาศาล จึงต้องเกิดการสูญเสียพลังงานโดยทำให้ความยาวคลื่นของแสงขยายตัวออก

Image copyright SPL
คำบรรยายภาพ (ภาพจากฝีมือศิลปิน) หลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีสนามความโน้มถ่วงพลังมหาศาล เป็นเครื่องมือทดสอบทฤษฎีของไอน์สไตน์ได้เป็นอย่างดี

ดร. แฟรงก์ ไอเซนฮาวเออร์ จากสถาบันมักซ์พลังก์ด้านฟิสิกส์อวกาศ (MPE) ของเยอรมนี หนึ่งในทีมผู้วิจัยครั้งนี้บอกว่า การพิสูจน์ทฤษฎีของไอน์สไตน์ในครั้งนี้ จะเปิดประตูสู่การศึกษาปรากฎการณ์เกี่ยวกับความโน้มถ่วงในห้วงอวกาศลึกได้อีกมาก โดยเราอาจได้เห็นดวงดาวเปลี่ยนแปลงวงโคจร หรือสภาวะที่กาล-อวกาศ หมุนไปพร้อมกันกับหลุมดำได้

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม