Gravity’s Cosmic Spotlight: เผยโฉมหลุมดำขนาดมหึมามวล 30 พันล้านเท่าดวงอาทิตย์

ภาพประกอบของหลุมดำมวลมหาศาลของควาซาร์นักดาราศาสตร์ที่นำโดยมหาวิทยาลัย Durham ได้ค้นพบหนึ่งในหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบ โดยมีมวลมากกว่า 3 หมื่นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ โดยใช้เลนส์ความโน้มถ่วงและการจำลองด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในศูนย์ DiRAC HPC เทคนิคที่ก้าวล้ำนี้ซึ่งจำลองแสงที่เดินทางผ่านจักรวาล ทำให้นักวิจัยสามารถทำนายเส้นทางของแสงได้อย่างแม่นยำดังที่เห็นในภาพจริงของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน ประกาศราย เดือนของ Royal Astronomical Society

• บทความอื่น ๆ : capricelimoges.com

ค.ศทีมนักดาราศาสตร์ได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง ได้ค้นพบหนึ่งในหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมา

แรงโน้มถ่วงที่หักเหของแสงทีมงานซึ่งนำโดยมหาวิทยาลัย Durham สหราชอาณาจักรใช้เลนส์ความโน้มถ่วงซึ่งกาแลคซีเบื้องหน้าจะหักเหแสงจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไปและขยายแสง และการจำลองด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์บนโรงงาน DiRAC HPC ทำให้ทีมสามารถตรวจสอบอย่างใกล้ชิดว่าแสงโค้งงอได้อย่างไร หลุมดำในดาราจักรห่างจากโลกหลายร้อยล้านปีแสง

ทีมงานได้จำลองแสงที่เดินทางผ่านจักรวาลหลายแสนครั้ง โดยการจำลองแต่ละครั้งรวมถึงหลุมดำ ที่มีมวลแตกต่างกัน ซึ่งเปลี่ยนการเดินทางของแสงมายังโลกความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมดำความประทับใจของศิลปินที่มีต่อหลุมดำ ซึ่งสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมดำได้บิดเบือนพื้นที่รอบๆ ภาพนี้ทำให้ภาพของแสงพื้นหลังบิดเบี้ยว ซึ่งเรียงกันเกือบชิดด้านหลัง

เกิดเป็นวงแหวนวงกลมที่แตกต่างกัน เอฟเฟ็กต์ “เลนส์” ความโน้มถ่วงนี้นำเสนอวิธีการสังเกตเพื่ออนุมานการมีอยู่ของหลุมดำและวัดมวลของหลุมดำ โดยพิจารณาจากความสำคัญของการหักเหของแสง กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมุ่งเป้าไปยังกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลซึ่งแสงผ่านเข้ามาใกล้กับใจกลางของกาแลคซีส่วนหน้าซึ่งขวางอยู่ ซึ่งคาดว่าจะมีหลุมดำมวลมหาศาลมากกว่ามวลดวงอาทิตย์นับพันล้านเท่า เครดิต: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

มวล 30 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ของเราเมื่อนักวิจัยรวมหลุมดำมวลมหาศาลไว้ในหนึ่งในการจำลอง เส้นทางที่แสงจากกาแลคซีอันไกลโพ้นส่องมายังโลก นั้นตรงกับเส้นทางที่เห็นในภาพจริงที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

สิ่งที่ทีมพบคือหลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งเป็นวัตถุที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 3 หมื่นล้านเท่าในดาราจักรเบื้องหน้า ซึ่งเป็นขนาดที่นักดาราศาสตร์ไม่ค่อยเห็นนี่เป็นหลุมดำแห่งแรกที่พบโดยใช้เลนส์ความโน้มถ่วง และการค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวันนี้ ( 29 มีนาคม) ในวารสารMonthly Notices of the Royal Astronomical Society

วิดีโอแสดงวิธีที่นักดาราศาสตร์ใช้เลนส์ความโน้มถ่วงเพื่อค้นพบหลุมดำที่มีมวล 3 หมื่นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ในดาราจักรที่อยู่ห่างออกไป 2 พันล้านปีแสง เครดิต: มหาวิทยาลัยเดอร์แฮมมองย้อนกลับไปในช่วงเวลาของจักรวาลหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดที่เรารู้จักส่วนใหญ่อยู่ในสถานะที่มีการเคลื่อนไหว ซึ่งสสารที่ถูกดึงเข้าไปใกล้กับหลุมดำจะร้อนขึ้นและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง รังสีเอกซ์ และรังสีอื่นๆ

เลนส์ความโน้มถ่วงทำให้สามารถศึกษาหลุมดำที่ไม่เคลื่อนไหวได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ในดาราจักรไกลโพ้นในปัจจุบัน วิธีการนี้อาจทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่ไม่ใช้งานและมีมวลมากเกินกว่าที่เคยคิดไว้ และตรวจสอบว่าพวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้นได้อย่างไร

เรื่องราวของการค้นพบนี้เริ่มขึ้นในปี 2547 เมื่อศาสตราจารย์อลาสแตร์ เอดจ์ เพื่อนนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเดอร์แฮม สังเกตเห็นส่วนโค้งขนาดยักษ์ของเลนส์โน้มถ่วงขณะตรวจสอบภาพการสำรวจดาราจักร

ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว 19 ปี และด้วยความช่วยเหลือจากภาพความละเอียดสูงบางส่วนจาก กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลของ NASAและเครื่องซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ DiRAC COSMA8 ที่มหาวิทยาลัย Durham ทำให้ Dr. Nightingale และทีมของเขาสามารถกลับมาดูสิ่งนี้อีกครั้งและสำรวจเพิ่มเติม

สำรวจความลึกลับของหลุมดำ
ทีมงานหวังว่านี่จะเป็นก้าวแรกในการสำรวจความลึกลับของหลุมดำที่ลึกขึ้น และกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ในอนาคตจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาหลุมดำที่อยู่ห่างไกลออกไปมากขึ้น เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับขนาดและขนาดของมัน