สวัสดีครับ ผม Einstein@min วันนี้มีข่าวมาเล่าทางดาราศาตร์ที่กำลังเป็นที่สนใจในขณะนี้ นั่นก็คือ “การเผยแพร่ภาพถ่ายแรกของหลุมดำ” จากหน่วยงาน NSF หรือย่อมาจาก National Science Foundation โดยหลุมดำเป้าหมาย คือ หลุมดำ M87 ตั้งอยู่ในใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา
ต้องเท้าความก่อนว่าภาพถ่ายหลุมดำ ที่เราเห็นจากการเสิร์ทใน Google หรืออ่านจากหนังสือที่ต่าง ๆ นั้น ล้วนแต่เป็นภาพที่จิตรกรหรือนักกราฟฟิคได้รังสรรค์ขึ้นมาตามข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ ไม่มีภาพใดเป็นภาพถ่ายที่แท้จริง
เพราะความยากในการถ่ายรูปหลุมดำมีหลายข้อจำกัดมากครับ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของกายภาพของหลุมดำเองที่ไม่ยอมปลดปล่อยแสงที่ตามองเห็นออกมาให้เราได้ตรวจจับ (ก็เพราะมันคือ หลุมที่ดึงดูดทุกอย่างแม้กระทั่งแสง แล้วเราจะเอาแสงที่ไหนมาถ่ายด้วยกล้องได้จริงไหมครับ)
อ้าว แล้วภาพที่แอดมิน เอามาให้ดูนี่ มันมีแสงได้อย่างไร?
ก็ยังคงเป็นไปตามคอนเซปเดิมครับ หลุมดำไม่สามารถปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ ได้ แต่ภายหลังนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์สเตเฟ่น ฮอว์คิง ค้นพบว่าหลุมดำก็ปลดปล่อยรังสีออกมาได้ เรียกว่า รังสีฮอว์คิง แต่ก็ไม่ใช่รังสีที่เราจะเอาไว้ถ่ายรูปหลุมดำ
เมื่อหลุมดำเคลื่อนตัวไปใกล้ดาวฤกษ์หรือกลุ่มแก๊สร้อน อนุภาคของแก๊สบางส่วนวิ่งเร็วจนปลดปล่อยคลื่นแสงออกมา และวิ่งเบนออกจากหลุมดำ บางส่วนวิ่งไปตามขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ (Event Horizon) แล้วพุ่งตรงมายังโลก และกลุ่มอนุภาคโฟตอนนี้เองที่เราใช้ในการบันทึกค่าแสง หรือเรียกสั้น ๆ ว่า “การถ่ายรูป” นั่นเอง
เหมือนกับเรามองกรุงเทพมหานครจากท้องฟ้า เราคงไม่เห็นขอบเขตของกรุงเทพฯ จริงไหมครับ แต่ไฟตามบ้านเรือนต่าง ๆ จะทำให้เรากะ ๆ ได้ว่ากรุงเทพมีอาณาบริเวณประมาณไหน (กรุงเทพฯ = หลุมดำ)
เช่นกัน นักวิทยาศาสตร์ก็อาศัยแสงหรืออนุภาคโฟตอนที่วิ่งเบนผ่านหลุมดำพุ่งตรงมายังโลกของเรา และบันทึกเป็น Zone ที่มีสีส้ม เหลือง ตามความเข้มของอนุภาคแสงที่เห็นดังภาพ ส่วนตรงกลางที่เป็นสีดำ แสดงถึงว่าไม่มีอนุภาคโฟตอน หรือคลื่นแสงใดๆ วิ่งออกมาถึงโลกได้ ทำให้สามารถสร้างภาพสภาพแวดล้อมของหลุมดำ และวิเคราะห์ออกมาได้
ใช้เวลาถ่ายรูปไม่กี่เดือน แต่ประมวลผลรูปเป็นปี ๆ
NSF กล่าวว่า “ข้อมูลที่ถ่ายได้นั้นมีขนาดใหญ่ถึง 5,242,880 กิกะไบท์” ใช้เวลาในการ รวบรวมข้อมูลรูปภาพจากกล้องโทรทรรศน์หลายๆ ที่ทั่วโลก เช่น
- กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Maunakea รัฐ Hawii, USA
- กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Mount Graham รัฐ Arizona, USA
- กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Sierra Nera, Mexico
- กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Cerro Chajnantor, Chile
- กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ขั้วโลกใต้ (South Pole Station) ,Antarctica
- และกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Pico Veleta, Spain
เมื่อใช้ระบบเครือข่ายเชื่อมกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลาย ๆ ตัวเข้าด้วยกัน ทำให้เราได้ระบบเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ และตั้งชื่อใหม่ว่า “The Event Horizon Telescope Network” โดยเปรียบเสมือนว่าเราได้สร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดเท่าโลก (Virtual Earth-sized Telescope) ในการจับภาพหลุมดำนั่นเอง และใช้การหมุนรอบตัวเองของโลกในการทำภาพแบบ Panorama เหมือนเวลาเราถ่ายรูปแล้วต้องแพลนกล้องไปรอบ ๆ ตัวเอง
เมื่อนำรูปที่ได้มาปะติดปะต่อกันจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก ทำให้เราได้ภาพไฟล์ที่มีขนาดใหญ่มาก ในเวลาประมาณ 6 เดือน (ข้อมูลบางส่วนล่าช้าจากกล้องโทรทรรศน์ที่ขั้วโลกใต้ เนื่องจากสภาพอากาศปิดทำให้กว่าจะได้รูปถ่ายใช้เวลานานกว่าเดิม) แต่การ Render ภาพหลุมดำกลับใช้เวลาเกือบ 5 ปี เนื่องจากภาพที่ได้จะมีรายละเอียดที่สูงมาก (แต่ภาพที่โพสต์ในหน้าบทความเชื่อว่ายัง Render ไม่เสร็จสิ้น แต่พอจะแสดงภาพรวมของหลุมดำได้ในระดับหนึ่ง)
ทั้งนี้ผู้อ่านสามารถรับฟังไอเดียเกี่ยวกับการสร้างเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ The Event Horizon เพิ่มเติมได้จากบทความก่อนหน้าที่ชื่อว่า นักวิทยาศาสตร์ MIT เผยวิธีถ่ายรูปหลุมดำในอนาคต โดยมีตัวแทนจากเหล่านักวิทยาศาสตร์กว่า 600 คน มาอธิบายระบบการทำงานของกล้องฯ ผ่านรายการชื่อดังอย่าง TED Talk ด้วยครับ
