ภาพถ่ายจาก "หลุมดำ" ยืนยันทฤษฎีลำอนุภาคบิดเป็นเกลียว

สเปซดอตคอม - หลังนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุจับภาพลำอนุภาคความเร็วสูง ที่พุ่งออกจากใจกลางหลุมดำได้เป็นครั้งแรก ผลการวิเคราะห์ระบุภาพดังกล่าวเป็นหลักฐานตรงกับทฤษฎีที่ระบุการโค้งงอของ "กาล-อวกาศ" เนื่องจากมวลขนาดใหญ่ทำให้เส้นสนามแม่เหล็กบิดเป็นเกลียวจนเร่งอนุภาคให้มีความเร็วเข้าใกล้แสง

หลังจากที่จับภาพลำอนุภาคที่มีความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสงจากหลุมดำ ได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุจากหอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งสหรัฐอเมริกา (National Radio Astronomy Observatory) โดยการนำทีมวิจัยของ ศ.อลัน มาร์สเชอร์ (Alan Marscher) จากมหาวิทยาลัยบอสตัน (Boston University) สหรัฐฯ นักวิทยาศาสตร์ต่างประหลาดใจว่าอะไรคือสาเหตุที่ทำให้อนุภาคถูกเร่งให้มีความเร็วได้ขนาดนั้น

สมมติฐานที่สำคัญระบุว่ามวลมหาศาลของหลุมดำได้บิดกาล (time) และอวกาศ (space) รอบๆ ซึ่งทำให้เส้นสนามแม่เหล็กบิดเกลียวกลายเป็นเหมือนขดลวดที่ขับดันให้วัตถุออกมาภายนอก นักวิทยาศาสตร์พบว่าภาพลำอนุภาคที่พุ่งออกมาจากหลุมดำนี้มีหลักฐานที่แสดงว่ากระแสอนุภาคถูกพัดออกมาจากหลุมดำในวิถีบิดเกลียวตรงตามกับสมมติฐานสำคัญ

จากการบันทึกภาพด้วยกล้องโทรทรรศน์หลายๆ แห่งได้แก่ กล้องโทรทรรศน์วิทยุ VLBA (Very Long Baseline Array) ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งสหรัฐฯ (National Science Foundation) กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์รอสซี (Rossi X-ray Timing Explorer) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) รวมทั้งกล้องโทรทรรศน์แบบบันทึกข้อมูลในย่านแสงอีกจำนวนหนึ่ง แสดงให้เห็นว่าลำอนุภาคนั้น "บิดเป็นเกลียว" อย่างที่นักวิทยาศาสตร์หลายๆ คนได้ทำนายไว้

ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเส้นสนามแม่เหล็กทำให้เกิดลำอนุภาค วัสดุที่อยู่ใจกลางกาแลกซีหรือดาราจักร อย่างเช่นดาวและก๊าซที่อยู่ใกล้ๆ จะถูกดึงให้เข้าไปด้วยแรงดึงดูดอันท่วมท้นของหลุมดำและก่อตัวเป็นแผ่นจานรอบๆ แกนซึ่งทำให้วัตถุหมุนเป็นเกลียวแทนที่จะถูกดูดเข้าสู่หลุมดำไปตรงๆ

นอกจากนี้ยังคล้ายว่าเส้นสนามแม่เหล็กที่ผิดรูปนี้ดึงอนุภาคที่มีประจุออกจากแผ่นจานซึ่งเป็นสาเหตุให้อนุภาคเหล่านั้นพวยพุ่งออกมาด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง

"เราทราบว่าวัตถุตกเข้าไปในบริเวณนี้และเราก็รู้ว่ามีการระเบิดออกมา สิ่งที่ลึกลับจริงๆ คือเราเห็นว่ามีอนุภาคที่มีพลังงานสูงนี้จริงๆ แต่เราไม่รู้ว่าอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างไร ถูกเร่งได้อย่างไร มันบดบังแบบจำลองที่สอดคล้องกับข้อมูล เราสามารถเห็นได้จริงๆ ว่าอนุภาคได้รับความเร็วเพิ่มขึ้นเท่ากับความเร่งที่ได้รับจากสนามแม่เหล็กเหล่านั้น" คำอธิบายของฮิวจ์ อัลเลอร์ ผู้ทำการศึกษาสิ่งที่ค้นพบใหม่นี้

ทั้งนี้ทีมวิจัยศึกษากาแลกซีบีแอล แลเซอร์ตา (BL Lacertae) ซึ่งอยู่ไกลจากโลก 950 ล้านปีแสง โดยตรงกลางมีหลุมดำยักษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 200 ล้านเท่า เป็นหลุมดำที่เรียกว่า "บราซาร์" (blazar) เนื่องจากลำอนุภาคที่ออกมาจากหลุมดำชี้ตรงมายังโลก ส่วนหลุมดำที่มีลำอนุภาคชี้ไปที่อื่นเรียกว่า "ควาซาร์" (quasar)

"เราเห็นภาพที่ไม่เคยเห็นมาก่อนของส่วนที่อยู่ข้างในของลำอนุภาคนี้และได้ข้อมูลซึ่งมีความสำคัญมากๆ เพื่อทำความเข้าใจว่าเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่โตนี้ทำงานอย่างไร" คำกล่าวของ ศ.มาร์สเชอร์ ผู้เป็นหัวหน้าในการวิจัยครั้งนี้ ซึ่งผลการค้นพบได้ตีพิมพ์เผยแพร่ลงวารสารเนเจอร์ (Nature) ด้วย.