หนึ่งศตวรรษก่อน นักดาราศาสตร์พิสูจน์ว่าแสงโคจรรอบดวง สล็อตเว็บตรง แตกง่าย อาทิตย์ตามที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้หนึ่งศตวรรษก่อน นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ อาร์เธอร์ สแตนลีย์ เอดดิงตัน และเพื่อนร่วมงานของเขาถ่ายภาพสุริยุปราคา และเปลี่ยนวิธีที่มนุษย์คิดเกี่ยวกับสวรรค์
ภาพถ่ายเหล่านี้ถ่ายเมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม พ.ศ. 2462 จากเมืองโซบราล ประเทศบราซิล และเกาะปรินซิปีนอกชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกา เป็นการยืนยันว่าเป็นการทำนายที่สำคัญของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์: มวลโค้งในกาลอวกาศ การเดินทางครั้งนี้ถือเป็นการปฏิวัติทางฟิสิกส์และทำให้ไอน์สไตน์เป็นผู้มีชื่อเสียง
วันนี้ นักฟิสิกส์กลับมาทำแบบนั้นอีกครั้ง
ในระดับที่ใหญ่กว่ามาก ในเดือนเมษายน การทำงานร่วมกันของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) ได้เผยแพร่ภาพแรกของขอบหลุมดำ ( SN: 4/27/19, p. 6 ) ภาพนั้นแสดงให้เห็นอีกครั้งว่าวัตถุขนาดใหญ่ เช่น หลุมดำหรือดวงอาทิตย์ สามารถเปลี่ยนวิธีที่แสงเดินทางได้ ตามที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้
นักฟิสิกส์และสมาชิกทีม EHT Lia Medeiros จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาในทูซอนกล่าวว่า “EHT ได้ทำสิ่งเดียวกันทุกประการ แต่ในตัวอย่างที่รุนแรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ “เกือบจะเป็นบทกวีที่การทดลองทั้งสองนี้เกิดขึ้นห่างกันเกือบ 100 ปี”
จนถึงตอนนี้ ข้อมูลหลุมดำใหม่ได้ยืนยันทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแล้ว แต่ภาพ EHT ในอนาคตของสัตว์โน้มถ่วง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาพที่อยู่ใจกลางดาราจักรของเรา อาจจะทำให้เกิดรูในทฤษฎีที่โด่งดังของไอน์สไตน์
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และสมาชิกทีม EHT Michael Johnson จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และหลุมดำคือ “ห้องทดลองสุดขั้ว นี่คือที่ที่เราสามารถชี้ไปที่ฟิสิกส์ใหม่และชี้ไปที่รอยร้าวในทฤษฎีที่มีอยู่” เขากล่าว
หนึ่งร้อยปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ไม่มีหลุมดำที่จะทดสอบรอยร้าวในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป — หลุมดำเป็นเพียงจินตนาการในสมัยนั้น — แต่พวกมันมีสุริยุปราคาเต็มดวงในปี 1919 ( SN Online: 4/12/19 ). ในขณะนั้น ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่โดดเด่นคือนิวตัน ซึ่งบอกว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรง แรงสามารถเร่งวัตถุที่มีมวลได้ แต่เนื่องจากแสงไม่มีมวล แรงโน้มถ่วงไม่ควรส่งผลกระทบ ความคิดจึงดำเนินต่อไป แต่เมื่อสองสามปีก่อนในปี 1915 ไอน์สไตน์ได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ซึ่งบอกว่าแรงโน้มถ่วงมาจากสสารและพลังงานในกาลอวกาศที่แปรปรวน ทำให้เกิดเส้นโค้งที่เปลี่ยนการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือแม้แต่เส้นทางของแสงเอง
ในภาพถ่ายคราสของเอดดิงตันและเพื่อนร่วมงานของเขา
ดาวปรากฏในตำแหน่งต่างๆ บนท้องฟ้าในช่วงที่เกิดคราสเมื่อแสงของพวกมันต้องผ่านดวงอาทิตย์ไปถึงผู้สังเกตการณ์ทางโลก มากกว่าในคืนปกติ ( SN Online: 15/8/17 ). แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ได้เปลี่ยนเส้นทางที่แสงดาวไป ไอน์สไตน์พูดถูก
ทุกวันนี้ แนวความคิดที่ว่าแรงโน้มถ่วงสามารถทำให้แสงโค้งงอได้นั้นเป็นที่เข้าใจกันดีว่านักฟิสิกส์ใช้ในการสำรวจคุณสมบัติของกาลอวกาศเอง ตัวอย่างเช่น ก่อนที่ EHT จะเริ่มรับข้อมูลในปี 2560 นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้สมการของไอน์สไตน์เพื่อให้ได้แนวคิดที่ชัดเจนว่าหลุมดำควรเป็นอย่างไร หากทฤษฎีนี้ไม่พังทลายในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
หลุมดำโค้งกาลอวกาศจนแสงเข้าไปติดอยู่ข้างใน นักฟิสิกส์จึงไม่สามารถมองเห็นแสงที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำได้โดยตรง แต่พวกเขาสามารถเห็นเงาของหลุมดำบนวัตถุสว่างรอบๆ ภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เงานั้นควรมีขนาดและรูปร่างเฉพาะ: วงกลมที่มีความกว้างสัมพันธ์โดยตรงกับมวลของมัน “ทั้งหมดนี้ไม่อยู่ในสมการของไอน์สไตน์” จอห์นสันกล่าว “ถ้าคุณมีทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ต่างออกไป คุณสามารถทำนายวงแหวนอื่นบนท้องฟ้าได้”
ภาพแรกของ EHT จับภาพหลุมดำในกาแลคซี M87 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 55 ล้านปีแสง และดูเหมือนว่านักวิจัยคิดว่าน่าจะเป็นเช่นนั้น “อีกครั้ง GR ผ่านไปด้วยสีสัน เท่าที่เราสามารถบอกได้ในตอนนี้” จอห์นสันกล่าว การทดสอบจริงครั้งต่อไปของทฤษฎีนี้จะเกิดขึ้นเมื่อทีม EHT ถ่ายภาพหลุมดำใจกลางทางช้างเผือกที่เรียกว่า Sagittarius A* “เหตุผลที่ Sgr A* เป็นการทดสอบสัมพัทธภาพที่ชัดเจนขึ้นในหลาย ๆ ด้านคือเรารู้อย่างแน่ชัดว่าวงแหวนนั้นควรมีลักษณะอย่างไร ถ้า [ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป] ยังคงอยู่” จอห์นสันกล่าว
Sgr A* อยู่ใกล้เพียง 26,000 ปีแสงจากโลก ซึ่งนักดาราศาสตร์สามารถเห็นดาวแต่ละดวงโคจรรอบหลุมดำได้ นั่นทำให้นักวิจัยสามารถประเมินมวลของมันได้อย่างแม่นยำมาก และทำให้ขนาดของเงาภายในวงแหวนเรืองแสงได้อย่างแม่นยำ
M87 อยู่ไกลเกินกว่าที่นักฟิสิกส์จะวัดมวลของหลุมดำได้อย่างแม่นยำก่อนถ่ายภาพ การประมาณมวลครั้งก่อนมีความแตกต่างกันด้วยปัจจัยสอง และมีเพียงการวัด EHT เท่านั้นที่บอกนักวิทยาศาสตร์ว่ามวลใดถูกต้อง ( SN Online: 4/22/19 ) แต่ความไม่แน่นอนของมวลนั้นหมายความว่าการคาดการณ์ขนาดของแหวนนั้นอ่อนแอกว่ามาก
“มีที่ว่างมากมายที่นั่น” สำหรับ M87 จอห์นสันกล่าว “สำหรับ Sgr A* แทบไม่มีที่ว่างให้ขยับเขยื้อนเลย” เงาของ Sgr A* นั้นมีความกว้างระดับหนึ่ง หรือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปขาดหายไป สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
