หลุมดำมวลยวดยิ่งยิงลำแสงพลังงานสูงตรงมายังโลก

ภารกิจของ NASA สังเกตการณ์หลุมดำมวลยวดยิ่งที่ส่งลำแสงพลังงานสูงมายังโลกจากระยะห่าง 400 ล้านปีแสง

การจำลอง Markarian 421 ปล่อยลำแสงพลังงานสูง ภาพ: NASA/Pablo Garcia — การจำลอง Markarian 421 ปล่อยลำแสงพลังงานสูง ภาพ: *NASA/Pablo Garcia*

หลุมดำมวลยวดยิ่งที่แอคทีฟนั้นถูกล้อมรอบด้วยจานหมุนของสสารที่เรียกว่าจานเพิ่มมวล (accretion disk) ซึ่งคอยป้อนสสารให้หลุมดำเมื่อเวลาผ่านไป สสารบางส่วนที่หลุมดำกลืนไม่ได้จะถูกถ่ายโอนไปยังขั้วโลก และถูกขับออกมาด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง กระบวนการนี้ก่อให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่สว่างจ้าและมีพลังงานสูง ในบางกรณี เช่นที่นาซาเพิ่งตรวจพบ ลำแสงจะพุ่งตรงมายังโลกในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า บลาซาร์ (blazar) ตามรายงานของ Live Science เมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม

บลาซาร์ที่มีชื่อว่า Markarian 421 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) และถูกสังเกตการณ์โดยภารกิจ Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ของนาซา ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2564 IXPE สังเกตเห็นลักษณะของสนามแม่เหล็กที่เรียกว่าโพลาไรเซชัน ซึ่งบ่งชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก โพลาไรเซชันของเจ็ตที่พุ่งออกมาจาก Markarian 421 แสดงให้เห็นว่าส่วนของเจ็ตที่อนุภาคเร่งตัวขึ้นนั้นมีสนามแม่เหล็กที่มีโครงสร้างบิดเบี้ยวเช่นกัน

เบลซาร์แผ่ขยายไปทั่วอวกาศเป็นระยะทางหลายล้านปีแสง แต่กลไกที่ก่อให้เกิดเบลซาร์ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม การค้นพบใหม่เกี่ยวกับมาร์การิอาน 421 อาจช่วยไขความกระจ่างเกี่ยวกับปรากฏการณ์จักรวาลนี้ ลอรา ดิ เกซู นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ประจำองค์การอวกาศอิตาลีและหัวหน้าทีมวิจัยกล่าว

เหตุผลหลักที่เจ็ตของหลุมดำมวลยวดยิ่งที่แอคทีฟมีความสว่างมากนั้นเป็นเพราะอนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง ปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา และทำงานตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ เจ็ตเบลเซอร์ยังได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าวิถีโคจรมายังโลกทำให้ความยาวคลื่นของแสงเพิ่มขึ้น ซึ่งเพิ่มทั้งความถี่และพลังงาน ผลที่ได้คือเบลเซอร์สามารถสว่างกว่าแสงจากดวงดาวทั้งหมดในกาแล็กซีรวมกัน ปัจจุบัน IXPE กำลังใช้แสงนั้นเพื่อทำแผนที่ฟิสิกส์ที่ใจกลางเจ็ตของ Markarian 421 และระบุแหล่งที่มาของลำแสงที่เปล่งออกมา

การวิเคราะห์ข้อมูล IXPE แสดงให้เห็นว่าโพลาไรเซชันของลำแสงลดลงเหลือ 0% ในการสังเกตการณ์ครั้งแรกและครั้งที่สอง ทีมวิจัยพบว่าสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่นั้นมีลักษณะคล้ายกับที่เปิดขวดไวน์ การวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบออปติคัล อินฟราเรด และวิทยุไม่ส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพหรือโครงสร้างของลำแสง ซึ่งหมายความว่าคลื่นกระแทกแพร่กระจายไปตามสนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวของ Markarian 421 การค้นพบใหม่นี้เป็นหลักฐานที่ชัดเจนที่สุดเท่าที่เคยมีมาว่าสนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวมีส่วนทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่เร่งอนุภาคในลำแสง

ทีมงานวางแผนที่จะ สำรวจ Markarian 421 ต่อไป ตลอดจนระบุดาวดวงอื่นที่มีลักษณะคล้ายกัน เพื่อทำความเข้าใจกลไกเบื้องหลังปรากฏการณ์นี้

อันคัง (อ้างอิงจาก Live Science )

ลิงค์ที่มา