ภาพถ่ายใหม่ล่าสุดของหลุมดำ M87* เผยให้เห็นสนามแม่เหล็กหมุนวน

ภาพถ่ายหลุมดำมวลยิ่งยวด M87* ภายใต้แสงโพลาไรซ์

ที่มาของภาพ, EHT COLLABORATION / ESO

คำบรรยายภาพ,

ภาพถ่ายหลุมดำมวลยิ่งยวด M87* ภายใต้แสงโพลาไรซ์

เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) เผยภาพถ่ายใหม่ล่าสุดของหลุมดำมวลยิ่งยวด M87* ภายใต้แสงโพลาไรซ์ (polarized light) ซึ่งภาพนี้ได้แสดงให้เห็นสนามแม่เหล็กทรงพลังที่หมุนวนอยู่โดยรอบ อันเป็นสาเหตุที่ทำให้หลุมดำยักษ์สามารถปะทุไอพ่นเป็นลำอนุภาคพลังงานสูงข้ามกาแล็กซีได้

เมื่อปี 2019 ภาพถ่ายหลุมดำ M87* ซึ่งอยู่ห่างจากเรา 55 ล้านปีแสง ได้ชื่อว่าเป็นภาพถ่ายหลุมดำภาพแรกของโลก แต่ผลการวิเคราะห์ในเวลาต่อมาพบว่า มีแสงโพลาไรซ์เปล่งออกมาจากหลุมดำดังกล่าวอย่างชัดเจนด้วย ซึ่งแสดงถึงการมีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังมหาศาลอยู่โดยรอบหลุมดำนั่นเอง

แสงโพลาไรซ์คือคลื่นแสงที่ถูกบิดหรือหมุนให้อิเล็กตรอนมีการสั่นในทิศทางเดียว ซึ่งจะช่วยลดความสว่างจ้าของแสงในธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นของอิเล็กตรอนในหลายทิศทางลงได้ อันเป็นหลักการเดียวกันกับแว่นกันแดดโพลาไรซ์

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติของ EHT ระบุในรายงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters ว่าสนามแม่เหล็กซึ่งอยู่ล้อมรอบขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ M87* เป็นตัวการสร้างแสงโพลาไรซ์ โดยสนามแม่เหล็กนี้มีความแข็งแกร่งระหว่าง 1-30 เกาส์ (Gauss) หรือ 50 เท่าของสนามแม่เหล็กโลกจุดที่มีพลังแรงมากที่สุด

ภาพถ่ายในครั้งนี้เป็นหลักฐานยืนยันถึงบทบาทของสนามแม่เหล็ก ในการทำให้หลุมดำปะทุไอพ่นเป็นลำอนุภาคพลังงานสูง (relativistic jet) ออกมา ซึ่งก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ไม่สู้จะเข้าใจถึงปรากฏการณ์ดังกล่าวดีนัก

ที่มาของภาพ, ESO

คำบรรยายภาพ,

ภาพกาแล็กซี M87 จากกล้องโทรทรรศน์ VLT เผยให้เห็นไอพ่นพลังงานสูงของหลุมดำพุ่งออกไปทางขวา

ในกรณีของหลุมดำ M87* ทีมผู้วิจัยพบว่าสนามแม่เหล็กโดยรอบมีความแข็งแกร่งมากพอที่จะต้านทานแรงโน้มถ่วงมหาศาลของตัวมันเอง จนสามารถผลักกลุ่มก๊าซร้อนหรือพลาสมาส่วนหนึ่งในจานพอกพูนมวลให้ออกห่างและไม่ตกลงไปในหลุมดำได้

สนามแม่เหล็กยังทำหน้าที่เป็นเครื่องเร่งอนุภาคส่วนที่ไม่ตกลงไปในหลุมดำให้มีพลังงานสูงขึ้น จนเกิดการปะทุของลำพลาสมาที่มีความเร็วสูงถึง 99% ของความเร็วแสง พุ่งทะยานไปไกลจนข้ามกาแล็กซี

ดร.ซารา อิซซาอูน หนึ่งในทีมนักดาราศาสตร์ของ EHT กล่าวเสริมด้วยว่า "ภาพจากแสงโพลาไรซ์ที่เห็นเป็นเส้นโค้งหมุนวนรอบหลุมดำ บ่งบอกว่าสนามแม่เหล็กโดยรอบหลุมดำมีความเป็นระเบียบ ซึ่งคุณสมบัติสำคัญข้อนี้แหละที่ทำให้มันปะทุไอพ่นได้"