พบหลุมดำมวลยิ่งยวดพเนจร เคลื่อนห่างจากกาแล็กซีของตนเองอย่างไร้จุดหมาย

รูปหลุมดำในจักรวาล

ที่มาของภาพ, NASA / JPL-CALTECH

แม้คนส่วนมากจะเข้าใจว่าหลุมดำเป็นวัตถุซึ่งอยู่กับที่ ไม่โคจรเคลื่อนตัวไปในห้วงอวกาศเหมือนดวงดาวอื่น ๆ เนื่องจากมีมวลมากมายมหาศาล แต่ล่าสุดนักดาราศาสตร์กลับค้นพบว่า มีหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) แห่งหนึ่ง กำลังเคลื่อนตัวออกห่างจากใจกลางกาแล็กซีของมันอย่างไร้จุดหมาย

ทีมนักวิจัยนานาชาติจากโครงการสำรวจท้องฟ้า Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ของสหรัฐฯ พบว่าหลุมดำขนาดยักษ์ที่มีมวล 3 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ในแถบศูนย์กลางของกาแล็กซี J0437+2546 ที่ห่างจากโลก 228 ล้านปีแสง กำลังเคลื่อนตัวด้วยความเร็วที่แตกต่างไปจากกาแล็กซีของมันเองอย่างมีนัยสำคัญ

ดร. โดมินิก เพเซ ผู้นำทีมวิจัยจากศูนย์เพื่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียน บอกว่าปรากฏการณ์นี้หาพบได้ยากและผิดความคาดหมายของคนทั่วไปอย่างยิ่ง เนื่องจาก "การทำให้หลุมดำมวลยิ่งยวดเคลื่อนที่ ก็เหมือนกับการเตะลูกโบว์ลิงให้กระเด็นไป ซึ่งต้องใช้แรงมหาศาลและไม่ง่ายเหมือนกับการเตะลูกฟุตบอลที่เบากว่ามาก"

ดร. เพเซและคณะค้นพบ "หลุมดำพเนจร" ดังกล่าว หลังจากได้ศึกษา "เมกะเมเซอร์" (Megamaser) หรือใจกลางดาราจักรที่มีหลุมดำส่องสว่างและแผ่พลังงานสูงในช่วงคลื่นไมโครเวฟทั้งหมด 10 แห่ง โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุแทรกสอดระยะไกล (VLBI) ตรวจวัดความเร็วของอนุภาคต่าง ๆ ในเมกะเมเซอร์เหล่านี้ เปรียบเทียบกับความเร็วของอนุภาคไฮโดรเจนที่เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ในดาราจักรที่อยู่ของมัน

ที่มาของภาพ, SDSS

คำบรรยายภาพ,

กาแล็กซี J0437+2456 (จุดสว่างมีแขนเกลียวกลางภาพ) คือตำแหน่งปัจจุบันที่หลุมดำพเนจรกำลังเคลื่อนที่ถอยห่างออกไป

ผลปรากฏว่าพบหลุมดำมวลยิ่งยวดในเมกะเมเซอร์แห่งหนึ่ง กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 4,810 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งไม่สอดคล้องกับความเร็วโดยเฉลี่ย 4,910 กิโลเมตรต่อวินาทีของกาแล็กซีที่มันอยู่

ดร. เพเซชี้ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดซึ่งควรจะอยู่กับที่กลับเคลื่อนห่างออกไป เนื่องจากถูกกระทบกระแทกด้วยหลายสาเหตุ เช่น กาแล็กซีที่หลุมดำอยู่เกิดชนปะทะเข้ากับกาแล็กซีอื่น หรือชนเข้ากับหลุมดำมวลยิ่งยวดอีกแห่งหนึ่ง ทำให้กระเด้งกระดอนออกจากตำแหน่งเดิมได้

สาเหตุที่มีความเป็นไปได้สูงอีกอย่างหนึ่ง คือหลุมดำยักษ์นั้นอยู่ในระบบดาวคู่ โดยตัวมันเองและคู่ของมันต่างก็โคจรรอบศูนย์กลางความโน้มถ่วงอีกแห่งหนึ่งภายในใจกลางดาราจักร แต่กล้องโทรทรรศน์วิทยุของทีมผู้วิจัยยังไม่สามารถตรวจพบหลุมดำที่เป็นคู่อีกแห่งได้

การค้นพบครั้งนี้นับว่าเป็นข่าวดี เพราะช่วยยืนยันได้ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดซาจิตทาเรียสเอสตาร์ (Sgr A*) ที่อยู่ในใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้น จะยังไม่เกิดพฤติกรรมเคลื่อนที่แบบพเนจรร่อนเร่ไปไหน เพราะกว่ากาแล็กซีของเราจะชนเข้ากับกาแล็กซีข้างเคียง จะต้องใช้เวลาอีกนานแสนนานราว 4 พันล้านปีเลยทีเดียว