ก้อนอนุภาคที่หมุนวนแตกออกเป็นชิ้นๆ ราวกับก้อนหินอวกาศที่แตกเป็นชิ้นๆ ดาวเคราะห์น้อยบางดวงแทบจะจับมันไว้ด้วยกันไม่ได้
แทนที่จะเป็นหินก้อนแข็ง ดาวเคราะห์น้อย ‘กองเศษหินหรืออิฐ’เป็นกลุ่มวัสดุที่หลวม ซึ่งสามารถแยกออกจากกันในขณะที่พวกมันหมุน ( SN: 3/16/20 ) เพื่อทำความเข้าใจการทำงานภายในของดาวเคราะห์น้อยดังกล่าว ทีมนักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งจึงหันมาใช้เม็ดพลาสติกลอยได้ นักฟิสิกส์ Melody Lim แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกรายงานเมื่อวันที่ 15 มีนาคมที่การประชุม American Physical Society ในชิคาโกว่าลูกปัดรวมตัวกันเป็นคอลเล็กชั่นที่สามารถหมุนและสลายได้
เป็นการเต้นรำที่สง่างามซึ่งเลียนแบบฟิสิกส์ของการก่อตัวดาวเคราะห์น้อย
ซึ่งเกิดขึ้นช้าเกินกว่าจะสังเกตได้ในหินอวกาศในชีวิตจริง “ดาวเคราะห์น้อยบนโต๊ะ” เหล่านี้บีบอัดปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระยะทางหลายกิโลเมตร [และ] เป็นเวลาหลายแสนปีให้เหลือเพียงเซนติเมตรและวินาทีในห้องทดลอง” นายลิมกล่าว ผลลัพธ์ยังได้รับการรายงานในกระดาษที่ได้รับการยอมรับในPhysical Review X
Lim และเพื่อนร่วมงานใช้คลื่นเสียงเพื่อทำให้ลูกปัดพลาสติกลอยขึ้น ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นกระจุกสองมิติ แรงเสียงดึงดูดลูกปัดเข้าหากัน โดยเลียนแบบแรงดึงดูดระหว่างเศษขยะในอวกาศ กระจุกที่แยกจากกันและรวมตัวกันในลักษณะเดียวกับที่คาดว่าดาวเคราะห์น้อยจะรวมตัวกันเพื่อเติบโต
เมื่อผู้ทดลองหมุนโครงสร้างโดยใช้คลื่นเสียง กระจุกจะเปลี่ยนรูปร่างเหนือความเร็วที่กำหนดและยืดออก ซึ่งอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าทำไมดาวเคราะห์น้อย ‘กองซากปรักหักพัง’ จึงสามารถมีโครงสร้างที่แปลกได้ เช่น’ยอดหมุน’ที่เกิดจากดาวเคราะห์น้อย Bennu และ Ryugu ( SN: 12/18/18 )
ในที่สุด กระจุกที่หมุนเร็วก็แตกออกจากกัน การสังเกตนี้อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมโดยปกติแล้วดาวเคราะห์น้อยจะหมุนได้ในอัตราที่แน่นอน แต่ไม่เกินกว่านั้น: ปีศาจความเร็วถูกแยกออก
แสงจากหลุมดำทำให้การค้นหาแกนแคบลงได้อย่างไร
การเรืองแสงจากหลุมดำต่างๆ สามารถช่วยตรวจหาอนุภาคอื่นๆ ที่เสนอเหล่านี้ได้การค้นหาอนุภาคต่ำกว่าอะตอมสมมุติฐานที่สามารถส่งสัญญาณฟิสิกส์ใหม่ได้แคบลงเล็กน้อย – ต้องขอบคุณแสงที่หมุนรอบหลุมดำขนาดมหึมาในดาราจักรอื่น
อนุภาคน้ำหนักเบาที่เรียกว่า axion ได้รับการเสนอให้แก้ปัญหาความลึกลับว่าทำไมเอกภพจึงมีปฏิสสารเพียงเล็กน้อยและเป็นผู้สมัครสำหรับสสารมืดที่เข้าใจยากที่เติมจักรวาล ( SN: 3/24/20 ; SN: 3 /6/20 ). สภาพแวดล้อมที่บิดเบี้ยวและโกลาหลของหลุมดำตรงกลางของกาแลคซี M87 ซึ่งเป็นหลุมดำแห่งแรกที่มีการถ่ายภาพนั้นคิดว่าจะเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคดังกล่าว
นักวิจัยรายงานวันที่ 17 มีนาคมในวารสาร Nature Astronomy โดยรายละเอียด ว่าแสงรอบหลุมดำของ M87 นั้นถูกจัดวางแนวอย่างไรสามารถตัดความน่าจะเป็นของอนุภาค axion ในช่วงมวลเฉพาะ การศึกษานี้ยังแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์สามารถใช้วิธีการที่คล้ายกันในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่กำลังจะเกิดขึ้นเพื่อค้นหาอนุภาคเหล่านี้ในมวลสารต่างๆ
นักฟิสิกส์ Benjamin Safdi จาก University of California, Berkeley ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาครั้งนี้กล่าวว่า “เป็นแนวคิดที่น่าตื่นเต้นมาก “พวกเขาได้คิดค้นวิธีการใหม่ และได้แสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ใช้ได้ในหลักการ”
เสนอครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ยังไม่พบ axions ในการทดลอง งานเชิงทฤษฎีตั้งแต่ข้อเสนอเริ่มแรกนั้นแสดงให้เห็นว่าอาจมีกลุ่ม axions ที่ขยายออกไป ซึ่งแต่ละพันธุ์มีมวลต่างกัน แต่ทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์เล็กน้อยกับเรื่องธรรมดา ในปี 2020 นักฟิสิกส์ Yifan Chen จาก Chinese Academy of Sciences ในกรุงปักกิ่งและเพื่อนร่วมงานได้อธิบายวิธีค้นหาแกนโดยใช้การสังเกตแสงรอบ ๆ หลุมดำ
ตามทฤษฎีแล้ว หลุมดำที่หมุนอย่างรวดเร็วสามารถสร้างกลุ่มอนุภาค axion ที่หนาแน่นในบริเวณรอบข้างได้ อย่างแม่นยำว่าประเภทของแกนที่สร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับความกว้างของหลุมดำ และหลุมดำมวลยวดยิ่งใน M87 มีขนาดที่เหมาะสมสำหรับการต้มอนุภาคคล้ายแกนน้ำหนักเบาพิเศษ ถ้าหลุมดำนี้เตะก้อนเมฆขึ้นมาจริงๆ นั่นจะเปลี่ยนทิศทางหรือโพลาไรซ์ของแสงที่มาจากบริเวณนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โพลาไรซ์จะสั่นคลอนเมื่อเวลาผ่านไป
น่าเสียดายที่ไม่มีใครมีภาพแสงโพลาไรซ์จากหลุมดำให้ตรวจสอบ จนถึงปีที่แล้ว เมื่อนั้นกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์หรือ EHT ซึ่งเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุขยายโลก เผยให้เห็นภาพของแสงโพลาไรซ์รอบหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลาง M87 ( SN: 3/24/21 )
Yue Zhao นักฟิสิกส์อนุภาคแห่งมหาวิทยาลัยยูทาห์ในซอลท์เลคซิตี้กล่าวว่า “นี่เป็นข้อมูลที่เราต้องการเพื่อดำเนินการตามข้อเสนอทางทฤษฎีนี้ “เรามีสภาวะสุดขั้วที่สามารถสร้างแกนได้จำนวนมาก และเรามีเครื่องมือที่เหมาะสมในการศึกษาลายเซ็นของแกน”
