ReadyPlanet.com


นักดาราศาสตร์ใช้ Black Hole Echoes เพื่อช่วยทำแผนที่จักรวาล


 

จากจุดชมวิวเดียวของเราในจักรวาลมันยากมากที่จะเข้าใจอวกาศสามมิติ เราสามารถทำแผนที่ดวงดาวให้เป็นกลุ่มดาวที่สัมพันธ์กันได้อย่างง่ายดาย แต่การรู้ว่าดาวใดอยู่ใกล้กว่าและอยู่ไกลออกไปนั้นยากที่จะวัดได้มาก วิธีหนึ่งในการกำหนดระยะห่างกับวัตถุในอวกาศคือการใช้เทียนมาตรฐานซึ่งเป็นวัตถุที่มีความสว่างภายใน นักดาราศาสตร์จะวัดความแตกต่างระหว่างความสว่างของวัตถุจริงและความสว่างของวัตถุที่เราอยู่ห่างออกไปเป็นปีแสงและใช้ความแตกต่างดังกล่าวเพื่อคำนวณว่าแสงเดินทางไปได้ไกลแค่ไหน

 

ขอขอบคุณบทความคุณภาพจาก บาคาร่า

เทียนเหล่านี้รวมถึงดวงดาวที่เต้นเป็นจังหวะซึ่งมีความสว่างภายในเชื่อมโยงกับเวลาของการเต้นของคลื่นและซูเปอร์โนวาที่มีช่วงความสว่างสูงสุด จำกัด ตอนนี้นักดาราศาสตร์ได้แสดงให้เห็นถึงความมีชีวิตของสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นเครื่องมือที่ไม่น่าเป็นไปได้มากที่สุดในจักรวาลสำหรับฉากนี้นั่นคือหลุมดำมวลมหาศาล หรืออย่างน้อยที่สุดก็คือเสียงสะท้อนของพวกเขา "การวัดระยะทางของจักรวาลถือเป็นความท้าทายขั้นพื้นฐานในทางดาราศาสตร์ดังนั้นความเป็นไปได้ที่จะมีเคล็ดลับเพิ่มเติมแขนเสื้อเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก" Yue Shen นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์เออร์บานา – แชมเพน คุณอาจจะรู้สึกสับสนเล็กน้อยที่นี่ แม้ว่าจะเป็นเรื่องจริงที่เรารู้ (ไม่มากก็น้อย) ว่าหลุมดำสว่างแค่ไหน แต่ก็ไม่สามารถช่วยอะไรได้เลย – เพราะมันตรงกันข้ามกับความสว่าง พวกเขาไม่ให้รังสีที่มองเห็นได้เลย พวกมันมองไม่เห็นอย่างมีประสิทธิภาพ มีหลุมดำมวลดาวฤกษ์มากถึงพันล้านหลุมในทางช้างเผือก เราระบุเพียงไม่กี่คนเท่านั้น อย่างไรก็ตามหลุมดำมวลมหาศาลที่อาศัยอยู่ในใจกลางกาแลคซีเป็นกาต้มน้ำที่แตกต่างกันมาก ไม่เรายังมองไม่เห็น แต่ถ้ามีการเคลื่อนไหววัสดุรอบตัวจะส่องสว่างมากอย่างแน่นอน และเป็นวิธีการทำงานของแสงในสภาพแวดล้อมใกล้เคียงนี้เพื่อหาค่าความสว่างที่แท้จริง หลุมดำมวลยวดยิ่งที่ใช้งานอยู่คือหลุมที่กินวัสดุและวัสดุนี้มีโครงสร้างรอบหลุมดำในสถาปัตยกรรมที่เป็นที่รู้จัก ที่ใจกลางคือหลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งเป็นสัตว์ร้ายที่มีมวลเป็นล้านถึงหลายหมื่นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ รอบ ๆ นี้จะหมุนแผ่นวัสดุโดยใช้แรงโน้มถ่วงดูดกลืนเข้าไปในหลุมดำคล้ายกับน้ำที่ไหลเวียนและตกลงไปในท่อระบายน้ำ นี่คือแผ่นเพิ่มความร้อนและแรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานที่รุนแรงในนั้นทำให้วัสดุร้อนขึ้นและทำให้วัสดุนั้นเรืองแสงได้อย่างสดใส แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่นักดาราศาสตร์วัดได้ นอกแผ่นสะสมจะมีก้อนเมฆขนาดใหญ่กว่าฝุ่นรูปโดนัทเรียกว่าทอรัส โครงสร้างทั้งหมดถูกรวมเข้าด้วยกันเหมือนภาพประกอบด้านบน มันคือทอรัสด้านนอกที่เป็นกุญแจสำคัญในเทคนิคที่เรียกว่าการทำแผนที่เสียงสะท้อนหรือการทำแผนที่เสียงก้อง ทุก ๆ ครั้งพื้นที่ของแผ่นสะสมที่อยู่ใกล้กับหลุมดำมวลมหาศาลที่ใช้งานอยู่จะลุกเป็นไฟในช่วงความยาวคลื่นแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นส่วนใหญ่และเมื่อมันมาถึงทอรัสมันจะ "สะท้อน" แสงออปติคอลและแสงอัลตราไวโอเลตถูกดูดซับโดยเมฆฝุ่นซึ่งให้ความร้อนและปล่อยพลังงานความร้อนนั้นออกมาเป็นแสงอินฟราเรดระดับกลาง แผ่นสะสมอาจมีขนาดใหญ่มาก อาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่แสงจะไปถึงทอรัสและจะเปล่งแสงอีกครั้ง แต่เนื่องจากเรารู้ความเร็วของแสงนักดาราศาสตร์จึงสามารถใช้เวลาระหว่างแสงแฟลร์และเสียงสะท้อนเพื่อคำนวณระยะห่างระหว่างขอบด้านในของแผ่นเพิ่มมวลและทอรัสนี่คือจุดที่ฉลาดจริงๆ เราทราบดีว่าขอบด้านในของแผ่นเพิ่มความร้อนนั้นร้อนมาก และเรารู้ว่าแผ่นดิสก์จะเย็นขึ้นเมื่อเราเคลื่อนตัวออกจากหลุมดำ เมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือประมาณ 1,200 องศาเซลเซียส (2,200 องศาฟาเรนไฮต์) นั่นคือช่วงเวลาที่เมฆฝุ่นสามารถก่อตัวไดดังนั้นระยะห่างระหว่างทอรัสและขอบด้านในของแผ่นเสริมจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิที่ร้อนจัด ถ้าเรารู้ระยะทางเราจะคำนวณอุณหภูมิได้และเมื่อเรารู้อุณหภูมิแล้วเราจะคำนวณได้ว่าพื้นที่นั้นเปล่งแสงออกมาเท่าใด บูม ความสว่างที่แท้จริง ลิงค์นั้นเรียกว่าความสัมพันธ์ R-L (สำหรับรัศมีและความส่องสว่าง) เห็นได้ชัดว่ามันไม่ง่ายเหมือน "บูม" คุณต้องเฝ้าดูหลุมดำอย่างระมัดระวังเป็นระยะเวลานานเพื่อตรวจจับแฟลชออปติคอล / อัลตราไวโอเลตและแสงสะท้อนกลางอินฟราเรด ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Qian Yang จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign รวบรวมข้อมูลเกือบสองทศวรรษที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์ออปติคัลพื้นดินเพื่อค้นหาแฟลชออปติคอล จากนั้นพวกเขาศึกษาข้อมูลที่รวบรวมระหว่างปี 2010 ถึง 2019 โดยนักสำรวจอินฟราเรดแบบสำรวจสนามกว้างใกล้วัตถุใกล้โลกของ NASA เพื่อค้นหาพลุอินฟราเรด พวกเขาระบุหลุมดำมวลมหาศาล 587 หลุมด้วยแฟลชออปติคอลและเสียงสะท้อนอินฟราเรดกลางซึ่งเป็นการสำรวจครั้งเดียวที่ใหญ่ที่สุดในประเภทนี้ และแม้ว่าจะยังมีพื้นที่ให้ปรับแต่งข้อมูล แต่การสำรวจอินฟราเรดไม่ได้ครอบคลุมช่วงอินฟราเรดเต็มรูปแบบซึ่งหมายความว่ามีความไม่แน่นอนในการคำนวณระยะทางอยู่พอสมควร - พวกเขายืนยันว่าสเกลสัมพันธ์ RL และเสียงสะท้อนทำงาน เช่นเดียวกับหลุมดำมวลมหาศาลทุกขนาดในตัวอย่าง การปรับแต่งการวัดจะดำเนินต่อไป ทีมงานกำลังปรับปรุงแบบจำลองของตนเพื่อ จำกัด พฤติกรรมของฝุ่นและวิธีที่จะปล่อยแสงอินฟราเรดออกมา และแน่นอนว่าการสำรวจอย่างต่อเนื่องด้วยเทคโนโลยีที่ดีกว่าจะให้การสังเกตการณ์ที่มีคุณภาพสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง  "ความสวยงามของเทคนิคการทำแผนที่สะท้อนคือหลุมดำมวลมหาศาลเหล่านี้จะไม่หายไปในเร็ว ๆ นี้" หยางกล่าว "ดังนั้นเราจึงสามารถวัดการสะท้อนของฝุ่นซ้ำแล้วซ้ำอีกสำหรับระบบเดียวกันเพื่อปรับปรุงการวัดระยะทาง"



ผู้ตั้งกระทู้ หมวยหมวย :: วันที่ลงประกาศ 2020-10-14 14:55:01


แสดงความคิดเห็น
ความคิดเห็น *
ผู้แสดงความคิดเห็น  *
อีเมล 
ไม่ต้องการให้แสดงอีเมล


Copyright © 2011 All Rights Reserved.