นานาชาติลงขันทำเทคโนโลยีส่อง “หลุมดำ”

อีกไม่กี่ปีข้างหน้านักวิทยาศาสตร์อาจได้ภาพบริเวณรอบๆ “หลุมดำ” ที่เราไม่อาจมองเห็นได้ เป็นการศึกษาหลุมดำของวัตถุที่อยู่แสนไกลและดูดกลืนทุกอย่างแม้กระทั่งแสง โดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติลงขันกันพัฒนาเทคโนโลยีที่จะส่องดูวัตถุดังกล่าวที่ยังไม่เคยมีใครได้เห็นรายละเอียดมาก่อน

อีเวนต์เฮอไรซอนเทเลสโคป (Event Horizon Telescope) หรือ (EHT) เป็นความร่วมมือของหลายชาติที่ตั้งเป้าบันทึกภาพที่ให้รายละเอียดของหลุมดำมากกว่าที่เคยมีมาก่อน โดยสเปซด็อทคอมระบุว่าโครงการดังกล่าวจะรวบรวมการสำรวจของกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก รวมถึงเครื่องไม้เครื่องมือจากสหรัฐฯ เม็กซิโก ชิลี ฝรั่งเศส กรีนแลนด์ และที่ขั้วโลกใต้ เพื่อสร้างภาพที่เสมือนได้จากกล้องที่มีขนาดใหญ่เท่ากับระยะทางของระหว่างกล้องโทรทรรศน์เหล่านั้น

เจสัน เด็กเตอร์ (Jason Dexter) สมาชิกทีมโครงการ EHT และนักทฤษฎีด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ (University of California, Berkeley) สหรัฐฯ กล่าวถึงความร่วมมือครั้งนี้ว่า จะทำให้เราได้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นบริเวณขอบหลุมดำได้ใกล้ชิดขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นมาก และมีความพร้อมจริง โดยอีกไม่กี่ปีข้างหน้าก็จะได้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งออกมาแล้ว

ทั้งนี้ เราสังเกตรายละเอียดของหลุมดำได้ยาก เพราะหลุมดำขนาดใหญ่อยู่ไกลจากเรามาก โดยหลุมดำที่ใกล้เรามากที่สุดคือ ซากิตตาเรียส เอ-สตาร์ (Sagittarius A*) อยู่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way) ของเราเอง ซึ่งห่างออกไปประมาณ 26,000 ปีแสง หากมองจากโลกเราจะเห็นหลุมดำดังกล่าวมีขนาดเท่าผลส้มเกรปฟรุตบนดวงจันทร์ แต่เมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ในโครงการ EHT จะเห็นความละเอียดของหลุมดำเท่ากับเห็นลูกกอล์ฟบนดวงจันทร์ ซึ่งใกล้พอที่จะเห็นแสงที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากแก๊สขณะหมุนควงเข้าสู่โดมของหลุมดำ

การสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงขนาดนั้นใช้เทคนิคการแทรกสอดที่เรียกว่าวีแอลบีไอ (VLBI: very long baseline interferometry) ซึ่งซูเปอ์คอมพิวเตอร์จะทำหน้าที่เป็นเหมือนเลนส์กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ ซึ่ง เชพ โดเลแมน (Shep Doeleman) นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวเฮย์สแต็ค (Haystack Observatory) ของเอ็มไอที (MIT) ในแมสซาชูเสตส์ หัวหน้าโครงการEHT กล่าวว่า หากเรามีกล้องโทรทรรศน์อยู่รอบโลก เราก็สามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์เสมือนที่มีขนาดเท่าโลกได้

โดเลแมนอธิบายว่า กล้องโทรทรรศน์ทั่วไปจะทำงานโดยบันทึกแสงที่ได้จากแสงซึ่งะท้อนลงบนผิวโค้งแล้วมารวมกันตรงระนาบโฟกัส แต่วิธีการทำงานของกล้องโทรทรรศน์แบบวีแอลบีไอคือจับภาพแสดงตรงในระบบบันทึก จากนั้นส่งข้อมูลกลับไปยังซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เป็นศูย์กลาง ซึ่งจะเปรียบเทียบแสงที่ได้จากตำแหน่งต่างๆ ทั่วโลก แล้วสังเคราะห์ออกมาเป็นภาพ นอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์วิทยุของหอดูดาวอัลมา (ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) observatory) ซึ่งประกอบไปด้วยจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ 64 จาน ในชิลีจะเข้าร่วมโครงการนี้ในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ในโครงการ EHT มากขึ้น

นอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์ที่ตั้งอยู่ตามจุดต่างๆ ของโลกยังมีเวลาท้องถิ่นที่ไม่ตรงกัน ดังนั้น นาฬิกาอะตอมที่มีความเที่ยงตรงสูงจึงเป็นสิ่งจำเป็นต่อโครงการนี้ เพื่อใช้เป็นเวลาอ้างอิงในการส่งข้อมูลระหว่างพื้นที่ต่างๆ โดยทางโครงการได้ใช้นาฬิกาอะตอมที่สร้างขึ้นจากเมเซอร์ไฮโดรเจนซึ่งวัดละเอียดได้ถึง 1 ในล้านล้านวินาที ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าข้อมูลที่จะได้จากโครงการนี้จะทำให้เราเข้าใจฟิสิกส์ของหลุมดำได้มากขึ้น

ทั้งนี้ หลุมดำเป็นหนึ่งในวัตถุที่แปลกประหลาดย่างที่สุดในเอกภพ นักวิทยาศาสตร์คาดว่าเฉพาะหลุมดำในทางช้างเผือกก็อัดมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ราว 4 ล้านดวงอยู่แน่นใจกลางในพื้นที่แคบๆ ความหนาแน่นดังกล่าวทำให้วิทยาศาสตร์เชื่อว่าจะมีแรงดูดมหาศาล ซึ่งจะเป็นการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (general theory of relativity) ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ที่ไม่ค่อยมีโอกาสให้ได้ทดลองบ่อยนัก