นักดาราศาสตร์พบเรื่องประหลาด! สนามแม่เหล็กใกล้หลุมดำยักษ์ M87* พลิกกลับทิศทางอย่างไม่คาดคิด

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากโครงการกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope: EHT) ได้เผยแพร่ภาพใหม่ของ M87* หลุมดำมวลยวดยิ่ง (supermassive black hole) ที่ใจกลางกาแล็กซี M87 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกไปราว 55 ล้านปีแสง ภาพใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่อยู่รอบๆ หลุมดำไม่ได้นิ่งเฉยอย่างที่เคยคิด แต่กลับมีการเปลี่ยนแปลงอย่างน่าทึ่ง โดยเฉพาะการที่ทิศทางของสนามแม่เหล็กเกิดการ “พลิกกลับ” อย่างไม่คาดฝัน ซึ่งท้าทายความเข้าใจเดิมๆ เกี่ยวกับพฤติกรรมของหลุมดำอย่างมาก

ความเปลี่ยนแปลงเหนือความคาดหมาย

เมื่อปี 2019 โครงการ EHT ได้สร้างประวัติศาสตร์ด้วยการถ่ายภาพเงาของหลุมดำ M87* ได้เป็นครั้งแรก ซึ่งภาพนั้นแสดงให้เห็นวงแหวนแห่งพลาสมาที่ร้อนจัดหมุนวนอยู่รอบๆ หลุมดำ นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของวงแหวนนี้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2017 ถึง 2021 และสิ่งที่น่าประหลาดใจคือ ขนาดของวงแหวนยังคงที่ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แต่รูปแบบของสนามแม่เหล็กที่แสดงด้วยการจัดเรียงของแสงที่เรียกว่า “การโพลาไรซ์” กลับเปลี่ยนไปอย่างมาก

ข้อมูลจากปี 2017 แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กหมุนไปในทิศทางหนึ่ง ในปี 2018 มีลักษณะที่สงบนิ่งขึ้น แต่ในปี 2021 ทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กกลับพลิกกลับไปในทิศทางตรงกันข้ามอย่างสมบูรณ์ การค้นพบที่คาดไม่ถึงนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องทบทวนแบบจำลองเดิมๆ ที่ใช้ทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมสุดขั้วรอบหลุมดำ

นักดาราศาสตร์อธิบายว่า การเปลี่ยนแปลงนี้บ่งชี้ว่าพลาสมาที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งหมุนวนอยู่รอบขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) นั้นมีลักษณะที่ปั่นป่วนและมีความซับซ้อนอย่างยิ่ง ซึ่งสนามแม่เหล็กมีบทบาทสำคัญอย่างมากในการควบคุมว่าสสารจะตกลงสู่หลุมดำอย่างไร และปล่อยพลังงานออกมาในรูปของลำอนุภาคความเร็วสูง (jet) ได้อย่างไร

อนาคตของการศึกษาหลุมดำ

การค้นพบครั้งล่าสุดนี้ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy & Astrophysics แสดงให้เห็นว่า EHT กำลังพัฒนาจากเครื่องมือที่ใช้ถ่ายภาพประวัติศาสตร์ไปสู่การเป็นหอสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์เต็มรูปแบบที่สามารถสร้างความเข้าใจอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับฟิสิกส์ของหลุมดำ การขยายเครือข่ายและอัปเกรดเครื่องมืออย่างต่อเนื่องทำให้ EHT มีความสามารถในการตรวจจับสัญญาณที่ละเอียดอ่อนมากขึ้น และยังคงมีคำถามใหม่ๆ เกิดขึ้นตลอดเวลา

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของหลุมดำ M87* อย่างต่อเนื่องจะช่วยให้เราเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างพลาสมา สนามแม่เหล็ก และการปล่อยลำอนุภาคได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่ความเข้าใจที่สมบูรณ์เกี่ยวกับบทบาทของหลุมดำในจักรวาลในที่สุด

ข้อมูลอ้างอิง: Event Horizon Telescope