หลุมดำมวลมหาศาลถูกจับได้ โดยทำสิ่งที่ไม่เคยเห็นมาก่อน

เท่าที่จะมีมวลมหาศาลไปเถอะ อันที่อยู่ใจกลางทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างสงบ

แต่ถึงแม้จะอยู่ในสภาพสงบ ราศีธนู A* ก็มีแนวโน้มที่จะเรอหรือแตกเป็นครั้งคราว และตอนนี้ เมื่อใช้ JWST นักดาราศาสตร์ได้บันทึกว่ามันทำสิ่งที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน

เมื่อวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2567 ที่ปล่อยแสงแฟลร์ที่สังเกตได้ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดกลาง ตามด้วยแสงแฟลร์วิทยุ

แม้ว่า Sgr A* จะพ่นแสงแฟลร์เป็นครั้งคราว แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราจับภาพมันได้ในช่วงอินฟราเรดตอนกลาง ซึ่งเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่หายไปของปริศนาพฤติกรรมของหลุมดำ ตามที่ทีมงานนำโดยนักดาราศาสตร์ Sebastiano von Fellenberg จาก สถาบันดาราศาสตร์วิทยุมักซ์พลังค์ในเยอรมนี

"แสงแฟลร์ของ Sgr A* วิวัฒนาการและเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในเวลาไม่กี่ชั่วโมง และการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้ไม่สามารถเห็นได้ในทุกช่วงความยาวคลื่น"นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ โจเซฟ มิคาอิล กล่าวของหอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมิธโซเนียน

เป็นเวลากว่า 20 ปีแล้วที่เรารู้ว่าเกิดอะไรขึ้นในช่วงวิทยุและช่วงอินฟราเรดใกล้ (NIR) แต่ความเชื่อมโยงระหว่างทั้งสองไม่เคยชัดเจน 100 เปอร์เซ็นต์ การสังเกตการณ์ใหม่ในช่วงอินฟราเรดตอนกลางช่วยเติมเต็มช่องว่างนั้น"

หลุมดำมวลยวดยิ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในการเรียงลำดับของจักรวาลอย่างที่เราทราบ ซึ่งเป็นนิวเคลียสที่กาแลคซีกระจุกและหมุนรอบอยู่ มีมวลตั้งแต่ล้านถึงพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ และแสดงระดับกิจกรรมต่างๆ ตั้งแต่ขณะที่พวกมันคลี่คลายวัตถุในอัตรามหาศาลเพื่อสงบสติอารมณ์

Sgr A* ใจกลางทางช้างเผือกและตอกบัตรเข้าที่เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ใกล้ที่สุดที่เราเข้าถึงได้ นอกจากนี้ ยังอยู่ในระดับสิ้นสุดของระดับกิจกรรม ซึ่งหมายความว่าเรามีที่นั่งแถวหน้าสำหรับพฤติกรรมหลุมดำขนาดเล็กที่อาจจางเกินไปที่จะเห็นว่ามันเกิดขึ้นในกาแลคซีอื่น

นักดาราศาสตร์จับตาดูใจกลางกาแลคซีอย่างใกล้ชิดในช่วงความยาวคลื่นเพื่อบันทึกคลื่นอันแปลกประหลาดของมันเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับของสภาพแวดล้อมสุดขั้วแรงโน้มถ่วงที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือก

การปรากฏตัวของ Sgr A* ทำให้เกิดพื้นที่ในอวกาศที่วุ่นวายและปั่นป่วน โดยมีฝุ่นขนาดมหึมาหมุนวนอยู่รอบหลุมดำมวลมหาศาล นักดาราศาสตร์ไม่ทราบว่าอะไรเป็นสาเหตุให้เกิดเปลวเพลิงในบริเวณนี้ แต่การจำลองชี้ให้เห็นว่ามันเป็นอันตรกิริยาระหว่างเส้นสนามแม่เหล็กในจานสสารที่โคจรรอบหลุมดำใกล้ที่สุด

เมื่อเส้นสนามสองเส้นเข้ามาใกล้กันเพียงพอ แบบจำลองแสดงให้เห็นว่า พวกมันสามารถเชื่อมต่อกันในลักษณะที่ปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา ซึ่งเราสามารถมองเห็นได้การปล่อยแสงซินโครตรอน– การแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนที่เร่งไปตามเส้นสนามแม่เหล็ก

แต่เราไม่แน่ใจ เนื่องจากเราไม่มีการสังเกตการณ์แสงแฟลร์ช่วงกลางอินฟราเรดของหนึ่งในแสงแฟลร์เหล่านี้

“เนื่องจากอินฟราเรดตอนกลางอยู่ระหว่างซับมิลลิเมตร (อินฟราเรดไกลถึงไมโครเวฟ) และอินฟราเรดใกล้ มันจึงปิดบังความลับเกี่ยวกับบทบาทของอิเล็กตรอน ซึ่งต้องเย็นลงเพื่อปล่อยพลังงานเพื่อขับเคลื่อนเปลวไฟ”มิคาอิลอธิบาย-

“การสำรวจใหม่ของเราสอดคล้องกับแบบจำลองและการจำลองที่มีอยู่ ทำให้เรามีหลักฐานที่ชัดเจนอีกชิ้นหนึ่งที่จะสนับสนุนทฤษฎีของสิ่งที่อยู่เบื้องหลังแสงแฟลร์”

การสังเกตถูกรวบรวมโดยใช้เครื่องมืออินฟราเรดกลาง (MIRI) ของ JWST Submillimeter Array ซึ่งดำเนินการร่วมกันโดยหอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมิธโซเนียนและ Academia Sinica; หอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราของ NASA; และกล้องโทรทรรศน์นิวเคลียร์สเปกโทรสโกปิกของ NASA ซึ่งเป็นหอดูดาวรังสีแกมมาบนสถานีอวกาศนานาชาติ

เมื่อ JWST พบพลุที่กินเวลาประมาณ 40 นาที พวกเขาจึงหันไปหาเครื่องมืออื่นๆ เพื่อดูว่าพวกเขาเก็บอะไรมาได้บ้าง ไม่มีการตรวจจับในระบบรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา อาจเป็นเพราะความเร่งของอิเล็กตรอนไม่สูงพอ แต่อาร์เรย์ซับมิลลิเมตรพบแสงแฟลร์ของคลื่นวิทยุที่อยู่หลังอินฟราเรดกลางประมาณ 10 นาที

นักวิจัยกล่าวว่าผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับรังสีซินโครตรอนจากอิเล็กตรอนเย็นตัวกลุ่มเดียวที่เร่งผ่านการเชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ความปั่นป่วนของแม่เหล็ก หรือทั้งสองอย่างรวมกัน อย่างไรก็ตาม ยังมีอีกหลายสิ่งที่เรายังไม่รู้ ซึ่งหมายความว่ายังมีงานที่ต้องทำอีกมาก

"ในขณะที่การสังเกตของเราชี้ให้เห็นว่าการปล่อยรังสีอินฟราเรดตอนกลางของ Sgr A* นั้นแท้จริงแล้วเป็นผลมาจากการปล่อยซินโครตรอนจากอิเล็กตรอนที่เย็นลง แต่ก็ยังมีอะไรที่ต้องเข้าใจอีกมากเกี่ยวกับการเชื่อมต่อทางแม่เหล็กใหม่และความปั่นป่วนในจานสะสมมวลสารของ Sgr A*"ฟอน เฟลเลนเบิร์ก กล่าว-

การตรวจจับรังสีอินฟราเรดกลางครั้งแรกนี้ และความแปรปรวนที่เห็นได้จากอาร์เรย์ซับมิลลิเมตร ไม่เพียงแต่เติมเต็มช่องว่างในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้เกิดแสงแฟลร์ใน Sgr A* แต่ยังเปิดแนวใหม่ของการสอบสวนที่สำคัญอีกด้วย"

งานวิจัยนี้นำเสนอที่การประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 245- ก็ยังได้รับการยอมรับเข้าสู่จดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์และพร้อมใช้งานบนเซิร์ฟเวอร์ก่อนการพิมพ์อาร์เอ็กซ์-