ภาพแรกของหลุมดำ Sgr A* ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกมีระยะห่างจากโลก 27,000 ปีแสง

ทีมงานนักดาราศาสตร์ในสำนักงานใหญ่ European Southern Observatory (ESO) ประเทศเยอรมนี เปิดเผยผลการค้นพบครั้งสำคัญ ภาพแรกของหลุมดำใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซีที่เป็นบ้านของระบบสุริยะจักรวาล ตำแหน่งที่ตั้งของโลกมนุษย์ โดยนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุอีเวนต์ฮอไรซัน Event Horizon Telescope (EHT) การสังเกตการณ์จากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก 

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมุติฐานการมีอยู่ของวัตถุขนาดใหญ่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกมานานแล้วโดยการคำนวณดาวฤกษ์ที่โคจรรอบวัตถุบางอย่างที่มีขนาดใหญ่และไม่สามารถมองเห็นแต่อาจมีเต็มไปด้วยมวลมหาศาล วัตถุดังกล่าวถูกตั้งชื่อว่าหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) หรือหลุมดำ Sgr A*

เนื่องจากหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) มีมวลมหาศาลทำให้เป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นวิทยุปริศนาจำนวนมากบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ในปี 1933 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบตำแหน่งที่มาของคลื่นวิทยุดังกล่าวบริเวณกลุ่มดาวคนยิงธนูและเชื่อว่ามัน คือ ตำแหน่งของหลุมดำ เนื่องจากมีคุณสมบัติตรงกับหลุมดำมวลยิ่งยวด อย่างไรก็ตามยังไม่เคยมีการบันทึกภาพวัตถุมวลมหาศาลดังกล่าวได้สำเร็จ

สาเหตุที่ทำให้การบันทึกภาพหรือการมองเห็นหลุมดำทำได้ยากเนื่องมาจากหลุมดำมีแรงโน้มถ่วงสูงมาก จนแม้กระทั่งแสงก็ไม่สามารถหลุดออกมาได้ อย่างไรก็ตามด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตเห็นแก๊สร้อนที่สว่างขณะที่พวกมันกำลังค่อย ๆ ตกลงสู่หลุมดำมีลักษณะเป็น “วงแหวน” สว่างล้อมรอบ “เงา” สีดำ ซึ่งมีชื่อเรียกว่า “ขอบฟ้าเหตุการณ์” ของหลุมดำ 

นักวิทยาศาสตร์คำนวณขนาดของหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) ว่ามีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 4 ล้านเท่า มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์เพียงแค่ 31 เท่า มีระยะห่างจากโลก 27,000 ปีแสง ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก 

เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุอีเวนต์ฮอไรซัน Event Horizon Telescope (EHT) ใช้การทำงานของกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า “อินเทอร์เฟอโรเมทรี” การทำงานร่วมกันของกล้องหลาย ๆ ตัวที่กระจายอยู่บนโลกเสมือนเป็นกล้องตัวเดียวกัน หรือเปรียบเทียบให้เห็นภาพเหมือนการใช้โลกทั้งใบเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่

ภาพของหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) ในครั้งนี้ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ใช้ความพยายามมากว่า 5 ปี ประมวลผลข้อมูลด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ทีมนักวิทยาศาสตร์มากกว่า 300 คน จาก 80 สถาบันสถาบันทั่วโลก รวมไปถึงสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ประเทศไทยก็ได้มีส่วนร่วมในการสังเกตการณ์ครั้งนี้ผ่านเครือข่าย East Asian Observatory (EAO) ด้วยกล้องโทรทรรศน์ JCMT ที่ใช้ในการสังเกตการณ์

ในปี 2019 นักวิทยาศาสตร์เคยบันทึกภาพของหลุมดำ ณ ใจกลางกาแล็กซี M87 หรือ M87* สำเร็จมาแล้วและเป็นครั้งแรกที่มีการบันทึกภาพหลุมดำได้สำเร็จ ซึ่งความสำเร็จในครั้งนั้นถูกพัฒนาต่อยอดมาจนถึงการบันทึกภาพหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกในครั้งนี้

การบันทึกภาพหลุมดำใจกลางกาแล็กซี M87 และหลุมดำแซจิแทเรียส เอ สตาร์ (Sagittarius A) ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์นำข้อมูลจากหลุมดำทั้ง 2 แห่งมาทำการเปรียบเทียบ เนื่องจากหลุมดำทั้ง 2 แห่งมีมวลที่แตกต่างกันเป็นอย่างมาก รวมไปถึงการสร้างแบบจำลองการถ่ายเทมวลสู่หลุมดำให้กับนักวิทยาศาสตร์

ที่มาของข้อมูล NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

ที่มาของภาพ eso.org