ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกมีหลุมดำขนาดเล็กอยู่นับหมื่น

  • 5 เมษายน 2018
Black hole Image copyright SCIENCE PHOTO LIBRARY

ผลการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ชี้ว่า พบหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีที่มีมานานก่อนหน้านี้หลายทศวรรษ ซึ่งทำนายว่าหลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive black hole) ที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้น มีหลุมดำขนาดเล็กและมวลต่ำรายล้อมอยู่อีกเป็นจำนวนนับหมื่น

ศาสตราจารย์ชาร์ลส์ เฮลีย์ และคณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียของสหรัฐฯ เผยแพร่ผลการศึกษาดังกล่าว หลังได้วิเคราะห์ข้อมูลที่เก็บสะสมไว้โดยกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา แล้วพบว่าที่ใจกลางของดาราจักรมีระบบที่ดาวฤกษ์และหลุมดำมวลต่ำอยู่ร่วมกันเป็นคู่อย่างน้อย 12 แห่ง ซึ่งเป็นหลักฐานบ่งชี้ว่าในบริเวณดังกล่าวจะต้องมีหลุมดำขนาดย่อมอยู่อีกเป็นจำนวนมาก

เป็นที่ทราบกันมานานว่า หลุมดำมวลยิ่งยวด Sagittarius A* ซึ่งตั้งอยู่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ถูกล้อมรอบไปด้วยกลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองที่เป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ ซึ่งเมื่อดาวฤกษ์เหล่านี้สิ้นอายุขัย ก็จะสามารถกลายเป็นหลุมดำอยู่ในบริเวณดังกล่าวได้

นอกจากนี้ หลุมดำจากภายนอกที่เริ่มอ่อนกำลังลง ก็อาจถูก Sagittarius A* ดึงดูดให้เข้ามารวมอยู่ในบริเวณนี้เช่นกัน แต่ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์ไม่อาจพิสูจน์ได้ว่า มีหลุมดำขนาดย่อมรายล้อมหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่จริงหรือไม่และมีมากน้อยเพียงใด

"เราไม่อาจมองเห็นหลุมดำขนาดย่อมที่ตั้งอยู่โดดเดี่ยวได้ เพราะมันดำมืดและไม่มีความเคลื่อนไหวใด ๆ เลย แต่บางครั้งหลุมดำเหล่านี้ก็ดึงดูดและจับดาวฤกษ์ที่โคจรเฉียดเข้าใกล้เอาไว้ ทำให้เกิดเป็นระบบดาวคู่ (Binary system) ที่ดาวฤกษ์โคจรรอบหลุมดำมวลต่ำและปะทุรังสีเอกซ์ออกมาให้ตรวจจับได้เป็นครั้งคราว" ศ.เฮลีย์กล่าว

นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำมวลต่ำนี้ได้ ด้วยวิธีตรวจจับรังสีเอกซ์ที่มีความเข้มไม่มากนัก แต่ถูกปล่อยออกมาอย่างสม่ำเสมอจากระบบดังกล่าวที่หยุดเคลื่อนไหวแล้ว โดยตรวจพบสัญญาณของรังสีเอกซ์แบบนี้ทั้งสิ้น 12 ครั้ง ในบริเวณที่คิดเป็นระยะทาง 3 ปีแสงจาก Sagittarius A*

ส่วนระบบดาวฤกษ์-หลุมดำที่ยังเคลื่อนไหวอยู่ ศ.เฮลีย์บอกว่าจะค้นพบได้ยากกว่า เพราะจะเกิดการปะทุรังสีเอกซ์ที่ส่องสว่างพอมองเห็นได้เพียงครั้งเดียวในรอบ 100 ปี หรือ 1,000 ปีเท่านั้น

Image copyright NASA/ESA/HUBBLE
คำบรรยายภาพ กาแล็กซีทางช้างเผือกมีหลุมดำมวลยิ่งยวด Sagittarius A* ที่ใจกลาง ซึ่งล้อมรอบไปด้วยหลุมดำมวลต่ำอีกนับหมื่น

ผลการวิเคราะห์คุณสมบัติและการกระจายตัวของระบบดาวฤกษ์-หลุมดำที่ค้นพบในครั้งนี้ ทำให้คาดได้ว่าน่าจะมีระบบดังกล่าวอยู่ทั้งหมด 300-500 แห่งโดยรอบ Sagittarius A* และมีหลุมดำมวลต่ำที่อยู่โดดเดี่ยวอีกเป็นจำนวนถึง 10,000 แห่งในบริเวณเดียวกันด้วย

"การค้นพบครั้งนี้ นอกจากจะช่วยยืนยันทฤษฎีหลักที่มีมานานแล้ว ยังจะเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาเรื่องคลื่นความโน้มถ่วงในอนาคตด้วย เพราะถ้าทราบถึงจำนวนของหลุมดำในใจกลางดาราจักรแล้ว ก็สามารถจะทำนายถึงจำนวนครั้งของเหตุการณ์กำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงได้ เช่นเมื่อหลุมดำชนและรวมตัวเข้าด้วยกัน" ศ.เฮลีย์กล่าว

ข่าวที่เกี่ยวข้อง