บาคาร่าเว็บตรง เอฟเฟกต์ไมโครเลนส์บนดวงดาว ดาวบิดเบี้ยว: ภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของดาวที่อยู่ห่างไกลซึ่งสว่างและบิดเบี้ยวโดยวัตถุที่มองไม่เห็นแต่มีขนาดกะทัดรัดและหนักมากระหว่างมันกับโลก (เอื้อเฟื้อ: STScI/NASA/ESA) นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบวัตถุขนาดมหึมาที่อาจเป็นหลุมดำที่ลอยได้ฟรีแห่งแรกที่เคยพบโดยใช้ไมโครเลนส์โน้มถ่วง ทีมนักวิจัยนำโดยCasey LamและJessica Lu
จาก University of California, Berkeley และทำการค้นพบ
โดยการรวมข้อมูลการสำรวจไมโครเลนส์กับการสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การศึกษาของพวกเขาเป็นความพยายามอย่างละเอียดถี่ถ้วนครั้งแรกในการระบุหลุมดำที่ไม่มีดาวข้างเคียง ซึ่งเป็นวัตถุที่ลอยอย่างอิสระซึ่งเชื่อกันว่ามีอยู่มากมายตลอดทางช้างเผือก
หลุมดำมวลดาวฤกษ์ถือกำเนิดจากการระเบิดซุปเปอร์โนวาอันน่าทึ่ง เกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของพวกมันเอง นักดาราศาสตร์ทำนายว่ามีหลุมดำหลายร้อยล้านอยู่ตลอดทางช้างเผือก แต่จนถึงขณะนี้ มีการระบุอย่างแน่ชัดเพียงประมาณสองโหล ทั้งหมดนี้อยู่ในระบบดาวคู่: จับคู่กับดวงดาวที่การเคลื่อนไหวบ่งชี้ว่ามีสหายที่มองไม่เห็น นักดาราศาสตร์หลายคนเชื่อว่าคู่เหล่านี้ไม่ใช่ตัวอย่างที่เป็นตัวแทน และหลุมดำส่วนใหญ่ถูกแยกออกจากกัน
วิธีหนึ่งในการตรวจจับหลุมดำเดี่ยว
คือการสังเกตผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อแสงดาวที่ส่องผ่าน การบิดเบือนความโน้มถ่วงของกาลอวกาศรอบหลุมดำสามารถโฟกัสแสงจากดาวพื้นหลังมายังโลกได้ สิ่งนี้จะเปลี่ยนความสว่างของดาวและเปลี่ยนตำแหน่งบนท้องฟ้า เนื่องจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุในจักรวาล ผลกระทบจะคงอยู่เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน ดังนั้นการตรวจวัดไมโครเลนส์จึงสามารถตรวจพบได้โดยมองหาการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวของรูปลักษณ์ของดาว อย่างไรก็ตาม มีการสำรวจไมโครเลนส์จำนวนมากในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา และจนถึงขณะนี้ ยังไม่มีการยืนยันการสังเกตการณ์หลุมดำเดี่ยว
การบิดเบือนชั่วคราว
ตอนนี้ Lam, Lu และเพื่อนร่วมงานได้รวมการวัดไมโครเลนส์บนพื้นดินเป็นเวลากว่า 120 วันกับข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งติดตามการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของแสงดาวในพื้นหลังในช่วงเวลาเดียวกัน สามารถระบุเหตุการณ์ผู้สมัครห้าเหตุการณ์ที่แสงดาวในพื้นหลังถูกบิดเบือนชั่วคราวในช่วงเวลาหนึ่งเดือน
การวิเคราะห์เพิ่มเติมชี้ให้เห็นว่าเหตุการณ์สี่เหตุการณ์เหล่านี้อาจเกิดจากวัตถุที่มีมวลน้อยกว่า เช่น ดาวนิวตรอนหรือดาวแคระขาว เหตุการณ์ที่ห้าดูมีแนวโน้มมากขึ้น และทีมได้คำนวณว่าเกี่ยวข้องกับวัตถุในช่วงมวลดวงอาทิตย์ 1.6–4.4 ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่ทำเลนส์จะเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ วัตถุยังค่อนข้างใกล้กับโลก ทีมงานคำนวณว่าอยู่ห่างออกไป 2-6 ปีแสง
แม้ว่าจะไม่ทราบลักษณะที่แน่นอนของวัตถุ
แต่ Lu ชี้ให้เห็นว่า “นี่เป็นหลุมดำที่ลอยอิสระหรือดาวนิวตรอนดวงแรกที่ค้นพบด้วยไมโครเลนส์โน้มถ่วง”
ตอนนี้ทีมงานวางแผนที่จะใช้ข้อมูลเพิ่มเติมจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลพร้อมกับเทคนิคการสร้างแบบจำลองขั้นสูงเพื่อตรวจสอบว่าวัตถุนั้นเป็นหลุมดำหรือไม่ แม้ว่าวัตถุจะกลายเป็นดาวนิวตรอน แต่การสังเกตการณ์ก็เป็นลางดีสำหรับการค้นหาหลุมดำในอนาคตโดยใช้ไมโครเลนส์
Hasan อธิบาย “ในการไขปริศนานี้ เราตัดสินใจที่จะขุดลึกลงไปในโทโพโลยีทางคณิตศาสตร์และพบหมายเลขเชื่อมโยงที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก ซึ่งเรียกว่าหมายเลขเชื่อมโยงทางเรขาคณิต ซึ่งอธิบาย Weyl loops ที่เชื่อมโยงของเราใน Co 2 MnGa” Hasan อธิบาย
จากการวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองโดยใช้หมายเลขเชื่อมโยงทางเรขาคณิตนี้ ทีมงานได้ค้นพบว่าวัสดุอย่างเช่น Co 2 MnGa สามารถโฮสต์ Weyl loop หลายๆ วงที่เชื่อมโยงและผูกเข้าด้วยกันในรูปแบบต่างๆ ได้ รวมถึงวัสดุที่ Hasan อธิบายว่าเป็น ตัวเองและพันด้วยพรูมิติที่สูงกว่า”
“เราได้ตระหนักว่าบางแง่มุมของทฤษฎีนอตมีประสิทธิภาพมากในการอธิบายคุณสมบัติควอนตัมของวัสดุทอพอโลยีที่ไม่เคยเข้าใจมาก่อน” เขากล่าว “นี่เป็นตัวอย่างแรกที่เราทราบว่ามีการใช้ทฤษฎีปมเพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมของแม่เหล็กทอพอโลยี”
“มันอาจจะเป็นไปได้ที่จะเชื่อมโยงเซ็นเซอร์กับระบบเพื่อปรับความเข้มข้นของสารสื่อประสาทเป้าหมาย ระบบลูปปิดที่ฝังนี้สามารถนำมาใช้เพื่อตั้งโปรแกรมเคมีในสมองของบุคคลได้แบบเรียลไทม์” หลี่กล่าว
คริสตัลอื่น ๆ สามารถเชื่อมโยง Weyl loops ได้หรือไม่?
Hasan เสริมว่าการสังเกตและการวิเคราะห์ใหม่ทำให้เกิดคำถามหลายข้อ ตัวอย่างเช่น คริสตัลอื่นที่ไม่ใช่ Co 2 MnGa สามารถโฮสต์ Weyl loops ที่เชื่อมโยงได้หรือไม่ Ilya Belopolski สมาชิกในทีม กล่าวว่า “สัญชาตญาณแสดงให้เห็นว่าควรมีวัสดุดังกล่าวมากมายที่รอการค้นพบ” ทีมงานต้องการค้นหาวัสดุที่มีหมายเลขเชื่อมโยงเชิงพีชคณิตที่ไม่เป็นศูนย์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Belopolski กล่าวเสริมว่าผลการวิจัยยังทำให้เกิดคำถามเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับว่าตัวเลขการเชื่อมโยงทางเรขาคณิตที่ไม่เป็นศูนย์ใน Co 2 MnGa อาจก่อให้เกิดผลกระทบทางแสงเชิงปริมาณหรือไม่ บาคาร่าเว็บตรง
