กล้องฮับเบิลจับภาพการชนกันภายในลำแสงที่พุ่งออกจากหลุมดำ

Posted on ตุลาคม 13, 2015 Updated on ตุลาคม 28, 2015

กลุ่มนักดาราศาสตร์ได้ค้นพบการชนกันของ “ปม”(ดูจากภาพ)ของสสารที่พุ่งออกด้วยความเร็วสูงจากหลุมดำมวลยิ่งยวด(super-massive black hole) การค้นพบนี้เกิดจากการนำภาพถ่ายมาต่อกันเป็นวิดีโอทำให้เห็นการเคลื่อนที่ของลำแสงพลาสมาที่พุ่งออกจากหลุมดำมวลยิ่งยวดข้างในดาราจักรที่ตั้งอยู่ห่างของไปจากโลก 260 ล้านปีแสง

ภาพใจกลางของดาราจักร NGC 3862 ที่มีลำแสงเจ็ทพุ่งออกมา ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่า

ภาพจาก Hubblesite

ลำแสงที่ออกมาจากดาราจักรเรายังไม่เข้าใจมากนัก มันดูเหมือนจะปลดปล่อยพลาสมาที่มีพลังงานพุ่งออกมาเป็นลำแสงจากหลุมดำที่อยู่ใจกลางดาราจักร การวิเคราะห์ครั้งใหม่เผยให้เห็นการชนภายในลำแสงที่เร่งความเร็วของอนุภาคให้มีีความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสงและทำให้เกิดพื้นที่มีแสงจ้า

ภาพวิดีโอของลำแสงเกิดจากรวมภาพถ่ายภายในระยะเวลายี่สิบปีจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าของดาราจักรรูปไข่ NGC 3862 ดาราจักรที่สว่างที่สุดลำดับที่ 6 และเป็นหนึ่งในดาราจักรจำนวนน้อยที่มีลำแสงที่เห็นได้ในแสงปกติ(visible light) ลำแสงถูกค้นพบโดยกล้องฮับเบิลในปี 2535 ดาราจักร NGC 3862 ตั้งอยู่ในกระจุกดาราจักร(cluster of galaxies) ที่มีชื่อว่า Abell 1367

ดูภาพที่รวมกันเป็นภาพเคลื่อนไหววิดีโอ ที่นี่(คลิ๊ก)

ลำแสงจาก NGC 3862 มีรูปร่างเหมือนสายสร้อยไข่มุกที่มีลักษณะเป็น “ปม” Eileen Meyer จากสถาบัยวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ(Space Telescope Science Institute หรือ STScI) ในเมืองบัลติมอร์ รัฐเมอรีแลนด์ สหรัฐอเมริกา ได้จับคู่ภาพจากกล้องฮับเบิลที่ได้จากปีต่างๆและภาพล่าสุดในปี 2557 เพื่อความเข้าใจที่มากขึ้นของการเคลื่อนที่ของลำแสง ทำให้เห็นการชนกันและรวมตัวเป็นปมที่ใหญ่ขึ้นและสว่างขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

“สิ่งอย่างนี้ไม่เคยถูกเห็นมาก่อนในลำแสงที่ออกมาจากดาราจักร” กล่าวโดย Meyer เมื่อปมรวมตัวไปเรื่อยๆมันจะส่วงมากขึ้นอีกในอนาคต สิ่งนี้มีโอกาสน้อยมากที่ได้จะได้เห็นแล้วทำให้ทราบว่าพลังงานจลน์ของการชนกันสลายลกายเป็นการแผ่รังสี(radiation)ได้อย่างไร

“การชนกันขององค์ประกอบภายลำแสงได้รู้กันมานาน(ในทางทฤษฎี)แล้ว แต่ยังไม่เคยเห็นมันเกิดจริงๆ” กล่าวโดย Markos Georganopoulos ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยเมอรีแลนด์ เมืองบัลติมอร์ และเป็นผู้ร่วมวิจัยในงานนี้

“เรามีแนวคิดเกี่ยวกับสิ่งที่อาจจจะเกิดขึ้นเมื่อการชนกันยังคงดำเนินต่อไป กลศาสตร์ของลำแสงจะเปลี่ยนไปอย่างไร สนามและอนุภาคจะปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร พลังงานในหลายพื้นทีี่จะสลายไปอย่าางไร ต้องขอบคุณงานวิจัยของเราที่ทำให้มีโอกาสทำให้ได้ทดสอบแนวคิดนี้” กล่าวโดย Eric Perlman สถาบันเทคโนโลยีแห่งฟลอริดา (Florida Institute of Technology) เมืองเมลเบิร์น ผู้ร่วมการศึกษาอีกคน “สิ่งนี้จะสอนเราเกี่ยวกับบางสิ่งที่สำคัญมากเกี่ยวลำแสงและของไหลพลังงานสูง(high-energy flows)

มันเป็นสิ่งที่ไม่พบโดยทั่วไปที่จะเห็นปมของสสารของลำแสงทีี่พุ่งออกมาจากวัตถุที่อัดแน่นด้วยความโน้มถ่วง และก็ยังยากที่จะได้เห็นการเคลื่อนที่นี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่แสงปกติ ลำแสงที่พุ่งออกจากหลุมดำมีความยาวหลายพันปีแสง การที่หลุมดำปล่อยลำแก๊สความเร็วสูงเป็นปมได้นั้น มีทฤษฎีหนึ่งว่าสสารตกลงไปยังใจกลางของหลุมดำเกิดความความร้อนสูงและถูกปล่อยออกมาตามแกนหมุนของหลุมดำ สนามแม่เหล็กพลังงานสูงกักสสารในพุ่งออกเป็นลำแสงแคบๆ ถ้าการไหลของสสารที่ตกลงไปนี้ไม่ค่อยราบรื่นมันจะออกมาเป็นรูป “ปม” มากกว่าเป็นรูปตรงเหมือนสายยาง ปมที่ออกมาที่หลังจะมีแรงเสียดทานน้อยจะตามทันและชนท้ายเข้ากับปมแรก

นอกเหนือไปจากการชนซึ่งจะเกิดขึ้นไปอีกหลายสิบปี การค้นพบครั้งนี้วัดได้หลายแสนปีแสงจากหลุมดำ ทำให้ทราบว่าลำแสงนี้มีความเร็วใกล้ความเร็วแสงมากๆ การวัดเหล่านี้ทำให้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับพลังงานที่ปล่อยออกจากลำแสงซึ่งสำคัญในการเข้าใจวิวัฒนาการของดาราจักรและอายุของเอกภพ

Meyer ตอนนี้กำลังสร้างวิดีีโอจากอีก 2 ลำแสงของดาราจักรใกล้ๆ จากภาพจากล้องฮับเบิล เพื่อหาการเคลื่อนที่ความเร็วสูงที่เหมือนกัน เธอยังกล่าวอีกว่าการศึกษาแบบนี้ทำได้เพราะปฏิบัติการที่ยาวนานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งได้มองดูลำแสงเหล่านี้มามากกว่า 20 ปีแล้ว

ผลการค้นพบของ Meyer ได้รายงานในวารสาร Nature วันที่ 28 พฤษภาคม 2558

ที่มา: Hubblesite