การมองเข้าไปในใจกลางดาราจักรอันไกลโพ้นสามารถอธิบายได้ว่าไอพ่นของวัตถุร้อนเริ่มต้นอย่างไรนักดาราศาสตร์มองเห็นได้ดีที่สุดเมื่อเห็นก้อนก๊าซร้อนที่กำลังหนีจากหลุมดำมวลมหาศาล ต้องขอบคุณแว่นขยายในจักรวาลรูปแบบใหม่
Anthony Readhead แห่ง Owens Valley Radio Observatory ที่ Caltech และเพื่อนร่วมงานตรวจพบการระเบิดร้อนเล็กๆ สองครั้งที่เดินทางออกจากกาแลคซีสว่างที่เรียกว่า J1415+1320 ด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง แม้ว่าดาราจักรจะอยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสงและหยดเล็กๆ เมื่อเทียบกับดาราจักร แต่ดูเหมือนว่าการเรียงตัวของดาวฤกษ์ที่โชคดีอาจสร้างสิ่งที่เรียกว่าเลนส์โน้มถ่วงซึ่งเป็นการขยายกาแลคซีและบริเวณโดยรอบ
“เรากำลังมองลงไปที่แกนกลางของนิวเคลียสของดาราจักรแอคทีฟนี้”
Readhead กล่าว “เราคิดว่านี่อาจเป็นหน้าต่างใหม่ที่ทรงพลังมาก” นักวิจัยรายงานการค้นพบของพวกเขาในวันที่ 20 สิงหาคมในเอกสารสองฉบับในAstrophysical Journal
J1415+1320 คือสิ่งที่เรียกว่า blazar ซึ่งเป็นดาราจักรสว่างที่มีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ตรงกลาง ( SN: 3/4/17, p. 13 ) หลุมดำกำลังดูดกลืนจานก๊าซร้อนสีขาวที่หมุนวนอยู่รอบตัว ทำให้ดาราจักรที่เป็นโฮสต์สว่างขึ้นในคลื่นแกมมาและคลื่นวิทยุ กาแล็กซีเป็นหนึ่งใน 1,800 blazars ที่ Readhead และทีมของเขาได้สำรวจสองครั้งต่อสัปดาห์ตั้งแต่ปี 2008 “ไม่มีใครเคยมองท้องฟ้าแบบนี้มาก่อน” เขากล่าว
เริ่มต้นในปี 2552 J1415+1320 เริ่มทำสิ่งที่แปลกมาก ในช่วงเวลาประมาณหนึ่งปี เปลวไฟสว่างขึ้น จากนั้นหรี่ลง แล้วก็สว่างขึ้นอีกครั้ง การพล็อตความสว่างเมื่อเวลาผ่านไปเผยให้เห็นรูปร่าง U ที่สมมาตรในข้อมูล
ในตอนแรก ทีมงานคิดว่าการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากเมฆพลาสมาภายในทางช้างเผือกซึ่งบังเอิญผ่านระหว่างโลกกับก้อนน้ำแข็ง ทำให้แสงของมันกระเจิง แต่แล้วสิ่งเดียวกันก็เกิดขึ้นอีกครั้งในปี 2014
การสนทนากับเพื่อนร่วมงานที่หอสังเกตการณ์อื่นเปิดเผยว่าดาราจักรมีพฤติกรรมแบบเดียวกันเมื่อสังเกตในความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมาก ไม่ใช่แค่กับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นหากมีการตำหนิเมฆพลาสมาหลงทาง
ในตอนนี้ Readhead และเพื่อนร่วมงานของเขาโต้แย้งว่าพวกเขาเห็นหลุมดำของ blazar ปล่อยพลาสมาเล็กๆ ออกมา ซึ่งขยายขึ้นหลายร้อยเท่าด้วยเลนส์โน้มถ่วงชนิดใหม่ เลนส์คอสมิกเหล่านี้เป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่สามารถโค้งงอเส้นทางของแสงที่ผ่านเข้ามา ทำให้แหล่งกำเนิดแสงในแบ็คกราวด์ดูบิดเบี้ยวจากมุมมองของกล้องโทรทรรศน์บนโลก นักดาราศาสตร์สามารถใช้การบิดเบือนนี้เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับวัตถุพื้นหลังและเลนส์ของวัตถุ
จนถึงตอนนี้ เลนส์ที่รู้จักทั้งหมดมีขนาดมหึมา
นับล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับดาราจักรทั้งหมด — หรือค่อนข้างเล็ก เหมือนดาวเคราะห์ดวงเดียว
เลนส์ที่ขยาย J1415+1320 ดูเหมือนจะมีอะไรอยู่ระหว่าง 1,000 ถึง 1 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ อยู่ห่างออกไปประมาณ 2.7 พันล้านปีแสง และเกี่ยวข้องกับดาราจักรชนิดก้นหอย แต่มีมวลน้อยกว่าดาราจักรทั้งหมด เลนส์สามารถอยู่ภายในหรือใกล้กาแลคซี่ และอาจเป็นกลุ่มดาวนับพันๆ ดวงที่คล้ายกับกระจุกดาวทรงกลม หรืออาจเป็นอะไรที่แปลกใหม่กว่านั้น เช่น หลุมดำขนาดกลางที่มองเห็นได้ยาก
คุณลักษณะรูปตัวยูในข้อมูลปรากฏขึ้นเมื่อหลุมดำปล่อยมวลสารที่พุ่งออกไปด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง และผ่านเลนส์นี้ไปจากมุมมองของโลก
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Eileen Meyer จากมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ เทศมณฑลบัลติมอร์กล่าวว่า “นี่เป็นข้อสังเกตที่น่าสนใจอย่างยิ่งและไม่เหมือนใคร” “เท่าที่ฉันรู้ ไม่มีอะไรแบบนั้นที่เคยเห็นมาก่อน”
ทีมของ Readhead ยังต้องทำการสังเกตเพิ่มเติมเพื่อยืนยันว่าเลนส์นั้นเป็นของจริง แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น มันสามารถช่วยไขปริศนาอันโดดเด่นเกี่ยวกับหลุมดำได้ นั่นคือวิธีที่พวกมันยิงไอพ่นของอนุภาคที่มีประจุร้อนเข้าสู่อวกาศ กาแล็กซีแอคทีฟหลายแห่งแสดงเจ็ตอันเจิดจ้าเหล่านี้ แต่กำเนิดของพวกมันนั้นลึกลับ
Harish Vedantham จาก Owens Valley Radio Observatory และผู้เขียนร่วมของเอกสารฉบับใหม่กล่าวว่า “เราไม่รู้จริงๆ ว่าปล่อยเครื่องบินเหล่านี้ได้อย่างไร “เราไม่มีคำตอบที่แน่ชัดเพราะเราไม่สามารถสร้างภาพในระดับ [ขนาด] ของที่ที่การปล่อยนี้เกิดขึ้นได้”
การสังเกตใหม่ของ J1415+1320 นั้นไม่ใช่ภาพดังกล่าว แต่พวกเขาแนะนำวิธีในการผลิตสักวันหนึ่ง เลนส์ขยายหลุมดำได้มากกว่ากล้องโทรทรรศน์ปัจจุบันถึง 100 เท่า ดังนั้นการสังเกตเพิ่มเติมสามารถช่วยเปิดเผยธรรมชาติของหลุมดำได้มากขึ้น
“นี่มันเหมือนขั้นบันได” เวดันธัมกล่าว “นี่เป็นเทคนิคที่เป็นไปได้ในการเข้าไปและได้มุมมองที่มีความละเอียดสูงว่าหลุมดำปล่อยไอพ่นเหล่านี้ออกมาอย่างไร”
หากการสังเกตเพิ่มเติมตัดเลนส์ออกไป สิ่งต่าง ๆ อาจกลายเป็นเรื่องแปลกได้ “ถ้าไม่ใช่เลนส์โน้มถ่วง มันก็เป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของตัวไอพ่น” Readhead กล่าว “จากนั้นก็จะมีนัยที่น่าสนใจสำหรับฟิสิกส์ของเครื่องบินเจ็ตจริง ฉันคิดว่ามันเป็นสถานการณ์ที่วิน-วิน”
