ย้อนในปี 2019 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้พยายามจับภาพหลุมดำขนาดยักษ์ที่อยู่ห่างไกลมากกว่า 50 ล้านปีแสงที่ชื่อว่า M87 มันเป็นหลุมดำขนาดเท่ากับดวงอาทิตย์ 6.5 พันล้านดวงซึ่งภาพนั้นได้สร้างความตื่นเต้นไปทั่วโลก และนับเป็นครั้งแรกสุดที่มนุษยชาติสามารถถ่ายภาพหลุมดำจริง ๆ ได้เป็นครั้งแรกในธรรมชาติ
เช่นเดียวกันอีก 3 ปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ก็ได้เผยภาพหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกซึ่งมีชื่อว่า Sagittarius A* (Sgr A*) และนับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่ทำให้เรารู้ว่ากาแล็กซีของเรามีหลุมดำแบบใดซ่อนอยู่ และข้อมูลก็ให้ประโยชน์มากมายในการศึกษาหลุมดำ
ผลงานอันยิ่งใหญ่ทั้งสองนี้เกิดจากโครงการที่ชื่อ ‘กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์’ หรือ Event Horizon Telescope (EHT) ที่ได้เก็บรวมรวบข้อมูลแสงทั้งหมดจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุภาคพื้นดิน 8 ตัวเข้ามาประมวลผลผ่านการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์
จากนั้นได้สร้างออกมาเป็นภาพด้วยอัลกอริทึมอีกหลายตัวที่แต่ละตัวต่างมีสมมติฐานของหลุมดำแตกต่างกันและเป็นอิสระต่อกัน ตามมาด้วยการยืนยันอย่างละเอียดผ่านแบบจำลองที่ผู้เชี่ยวชาญพัฒนาขึ้นมาจากข้อมูลดิบ ผลลัพธ์ทั้งหมดต่างสอดตล้องกันจึงได้ออกมาเป็นภาพหลุมดำแรกสุดที่เราเห็น
“วิธีการเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบยืนยันอย่างละเอียด ผ่านการจำลองที่เลียนแบบข้อมูลดิบอย่างละเอียด โดยพบว่าผลลัพธ์นั้นสอดคล้องกันตลอดระยะเวลาการสังเกตการณ์แยกกัน 2 วัน” แถลงการจากโครงการกล้องโทรทรรศน์ข้อบฟ้าเหตุการณ์ระบุ
ภาพหลุมดำ M87 และ Sgr A* ต่างก็แสดงให้เห็นไปในลักษณะเดียวกันโดยมีหลุมดำที่มืดสนิทอยู่ตรงกลางเนื่องจากมันดูดกลืนแสงจนไม่สามารถหนีออกมาได้ เราจึงไม่สามารถเห็นอะไรเลยนอกจากความมืด ขณะที่รอบข้างนั้นถูกหมุนวนด้วยจานดิสก์ที่เต็มไปด้วยสสารซึ่งถูกเหวี่ยงด้วยความเร็วสูงจนเปล่งแสงออกมา
มันเป็นภาพที่สอดคล้องกับทุกอย่างที่ผ่านมาตั้งแต่การทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และแบบจำลองหลุมดำทั้งหมด กล่าวอีกอย่าง หลุมดำทุกแห่งต่างประพฤติตัวเช่นนี้ อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ใหม่ของนักวิจัยจากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น (NAOJ) ชี้ว่ามีบางอย่างผิดพลาดไป
การวิเคราะห์ดังกล่าวใช้ข้อมูลดิบที่รวบรวมมาจาก EHT เช่นเดียวกัน แต่นำมาตีความใหม่อีกครั้งเพื่อสร้างตรวจสอบว่าหลุมดำที่ Sgr A* ที่อยู่ห่างออกไป 26,000 ปี ณ ใจกลางทางช้างเผือกของเรานั้นเป็นแบบที่ได้มาในตอนแรกหรือแตกต่างออกไป
ผลลัพธ์นั้นน่าประหลาดใจ พวกเขาได้ภาพที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย พร้อมกับโต้แย้งว่าปรากฏการณ์ส่วนหนึ่งของภาพหลุมดำ Sgr A* นั้นอาจเป็นสิ่งที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยอัลกอริทึมหรือไม่ก็กระบวนการสร้างภาพอื่น ๆ
“ภาพของเรายืดออกเล็กน้อยในทิศทางตะวันออก-ตะวันตก และครึ่งทางตะวันออกสว่างกว่าครึ่งทางตะวันตก” มาโกโตะ มิโยชิ (Makoto Miyoshi) ผู้นำการวิเคราะห์ใหม่จาก NAOJ กล่าวในรายงานที่เผยแพร่บนวารสาร Royal Astronomical Society
“เราตั้งสมมติฐานว่าภาพวงแหวนเกิดจากข้อผิดพลาดระหว่างการวิเคราะห์ภาพของ EHT และส่วนหนึ่งของภาพนั้นเป็นสิ่งประดิษฐ์ ไม่ใช่โครงสร้างทางดาราศาสตร์ที่แท้จริง”
ภาพใหม่จากทีมวิจัยญี่ปุ่นนี้มีหลุมดำที่คล้าย ๆ กับภาพแรก แต่จานดิสก์ที่ส่องสว่างของพวกเขานั้น ‘ยืด’ ออกมากกว่าเดิมและมีความสว่างที่ไม่เท่ากัน กล่าวอย่างง่าย มันเป็นหลุมดำที่ดูเรียวกว่าภาพแรก พวกเขาเชื่อว่าที่มันเป็นลักษณะนี้ก็เพราะหลุมดำกำลังหมุนด้วยความเร็วประมาณ 60% ของความเร็วแสง
นอกจากนี้พวกเขาก็ได้ระบุเพิ่มเติมว่ายังมีความเป็นไปได้ที่จะมีโครงสร้าง ‘เจ็ต’ ขนาดใหญ่อยู่ด้วย เพื่อความยุติธรรมของทั้งสองฝ่าย สิ่งที่ต้องเน้นย้ำเสมอคือมีปัจจัยจำนวนมากที่ส่งผลต่อรูปร่างดิสก์ของหลุมดำได้ ไม่ว่าจะเป็นการหมุนของหลุมดำ อัตราการเพิ่มมวล (ปริมาณวัตถุที่ตกลงไปในดิสก์) โมเมนตัมเชิงมุมของวัสดุ ไม่เพียงเท่านั้นมันยังอยู่ห่างไหลออกไปหลายหมื่นปีแสงด้วย
“ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ใดที่จะสามารถจับภาพดาราศาสตร์ได้อย่างสมบูรณ์” มิโยชิ เน้นย้ำ การถ่ายภาพหลุมดำจึงเป็นงานที่ยากอย่างเหลือเชื่อ ทุกอย่างมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา หลุมดำไม่ได้เป็นนางแบบที่สามารถโพสต์ท่านิ่ง ๆ ให้สามารถกดชัตเตอร์ถ่ายได้อย่าง่าย ๆ
ทาง EHT ได้ออกแถลงการณ์ตอบกลับว่า “ยินดีรับการวิเคราะห์และการตีความอย่างอิสระ รวมถึงการวิจารณ์เกี่ยวกับผลการศึกษาที่เผยแพร่” อย่างไรก็ตามพวกเขายืนยันว่าการวิเคราะห์อิสระ 4 ครั้งที่ผ่านมาก็ได้โครงสร้างที่คล้ายกับภาพแรก
แน่นอนว่ามันมีความเป็นไปได้ทั้งหมด อาจถูกทั้งคู่ อาจผิดทั้งคู่ หรืออาจมีใครถูก แต่การถกเถียงอย่างมีหลักฐานและการวิเคราะห์ที่เป็นเหตุเป็นผลต่างก็ทำให้วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า สำหรับในกรณีนี้พวกเขาต้องการเวลาเพิ่มเติมในการพิสูจน์โดยหวังว่าจะให้ภาพที่ชัดเจนขึ้น
สืบค้นและเรียบเรียงข้อมูล : วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ภาพ : Event Horizon Telescope Collaboration
ที่มา
https://eventhorizontelescope.org