สนามแม่เหล็กหลุมดำมวลยิ่งยวดคอยดึงสสารป้อนสู่หลุมดำ

Share

หลุมดำมวลยิ่งยวดนั้นเป็นหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ร้อยล้านจนถึงพันล้านเท่า พบได้ที่ใจกลางกาแล็กซีใหญ่ๆแทบทุกกาแล็กซี ปัญหาหนึ่งที่คาใจนักดาราศาสตร์คือ อะไรทำให้หลุมดำมวลยิ่งยวดบางดวงปลดปล่อยลำพลังงานด้วยความเร็วมหาศาลออกมาในรูปเจ็ท ในขณะที่หลุมดำมวลยิ่งยวดบางดวงกลับอยู่นิ่งเงียบ

 

 

        การศึกษาล่าสุดจาก SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) ช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใกล้คำตอบเข้าไปอีกขั้นหนึ่ง

        SOFIA เป็นกล้องโทรทรรศน์ตรวจจับรังสีอินฟราเรดเส้นผ่านศูนย์กลาง 106 นิ้วที่ถูกติดตั้งใส่เครื่องบินเพื่อให้สามารถไต่ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ สตราโทเฟียร์ได้  เนื่องจากความสูงระดับต่ำกว่านั้นจะมีไอน้ำคอยดูดกลืนรังสีอินฟราเรด โดย SOFIA เป็นโครงการความร่วมมือระหว่างองค์การนาซา และ ศูนย์การบินและอวกาศเยอรมัน (German Aerospace Center) 

        ทฤษฎีที่นักดาราศาสตร์เชื่อถือกันในตอนนี้มองว่า รอบๆหลุมดำมวลยิ่งยวดถูกห้อมล้อมไปด้วยฝุ่นและแก๊สจนมีลักษณะคล้ายกับโดนัท โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่า ทอรัส (torus) แต่ปัญหาคือโครงสร้างทอรัสนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไรและมีเสถียรภาพได้อย่างไร

 

กาแล็กซี Cygnus A  

 

        นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ SOFIA ที่ทำการศึกษากาแล็กซีชื่อว่า Cygnus A  เหตุที่เลือกกาแล็กซี Cygnus A   ก็เพราะมันเป็นกาแล็กซีที่แอคทีฟและอยู่ใกล้เรามาก 

        การวิเคราะห์ทำให้พบว่าสนามแม่เหล็กรอบๆหลุมดำมวลยิ่งยวดจะกักฝุ่นบริเวณใจกลางกาแล็กซีไว้และคอยส่งฝุ่นเหล่านั้นเข้าสู่ใจกลางหลุมดำ

        บทสรุปของงานวิจัยนี้คือ ปัจจัยพื้นฐานที่แตกต่างระหว่างหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ปลดปล่อยพลังงานรุนแรงอย่าง Cygnus A กับ หลุมดำมวลยิ่งยวดที่อยู่เงียบๆ(อย่างหลุมดำมวลยิ่งยวดใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา) อาจเป็นสนามแม่เหล็กที่รุนแรงรอบๆหลุมดำมวลยิ่งยวดนั่นเอง

        ในการศึกษาสนามแม่เหล็กของวัตถุท้องฟ้าต่างๆนั้น นักดาราศาสตร์พยายามศึกษาแสงและคลื่นวิทยุ แต่ทั้งสองไม่ค่อยมีประโยชน์ในการศึกษาโครงสร้างทอรัสที่อยู่ใจกลางกาแล็กซี ทีมวิจัยจึงพุ่งเป้าไปที่รังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นกึ่งกลางระหว่างแสงกับคลื่นวิทยุแทนจนสามารถศึกษาทอรัสแบบชัดๆได้เป็นครั้งแรก ด้วยอุปกรณ์ High-resolution Airborne Wideband Camera-plus เรียกสั้นๆว่า HAWC+ ซึ่งตรวจจับรังสีอินฟราเรดได้อย่างละเอียด

        งานวิจัยนี้ช่วยยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีหลุมดำมวลยิ่งยวดที่เชื่อถือกันอยู่ และได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters เมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2018 ที่ผ่านมานี้

        ในอนาคตนักวิจัยต้องการศึกษากาแล็กซีต่างๆเพื่อเก็บข้อมูลสนามแม่เหล็กให้มากกว่านี้ เพื่อจะได้ยืนยันความถูกต้องและช่วยให้เห็นความเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่มีต่อโครงสร้างทอรัส

 

 

อ้างอิง

https://www.nasa.gov/feature/magnetic-fields-may-be-the-key-to-black-hole-activity

 

(เรียบเรียง โดย อาจวรงค์ จันทมาศ)