นักดาราศาสตร์พบหลักฐานการมีอยู่ของหลุมดำขนาดเล็กนับหมื่นที่ใจกลางทางช้างเผือก

นักดาราศาสตร์พบหลักฐานการมีอยู่ของหลุมดำขนาดเล็กนับหมื่นที่ใจกลางทางช้างเผือก

          เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ณ บริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้นเป็นพื้นที่ที่มีดาวฤกษ์อยู่ใกล้ชิดกันมาก อีกทั้งมีฝุ่นแก๊สร้อนจัดมากมายซึ่งเป็นแหล่งก่อตัวสำหรับของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่มีอายุสั้นเมื่อดาวฤกษ์เหล่านั้นสิ้นอายุขัยลงก็จะกลายเป็นหลุมดำจึงกล่าวได้ว่าบริเวณพื้นที่แห่งนี้อาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับดาวฤกษ์มากมาย

ภาพที่ 1 ภาพแสดงตำแหน่งบริเวณใจกลางทางช้างเผือกที่ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าจะพบหลุมดำอีกนับหมื่นแห่ง

บันทึกภาพโดยหอดูดาว Paranalประเทศชิลี

          ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ พบว่าบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกมีหลุมดำมวลมหาศาล(Supermassive black hole) ซึ่งมีมวลมากกว่า 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์และมันไม่ได้อยู่โดยเดี่ยวแต่อย่างใด ผลการศึกษาบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก โดยชาร์ลส์ เฮลีย์ (Charles Hailey) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) ประเทศสหรัฐอเมริกาได้เผยผลงานวิจัยซึ่งได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการที่มีชื่อเสียงชั้นนำของโลกอย่าง Natureเมื่อวันที่4เมษายนที่ผ่านมาทีมนักิจัยพบสัญญาณการมีอยู่ของหลุมดำขนาดเล็กนับ 10,000 แห่งที่ใจกลางทางช้างเผือกซึ่งตรงกับการคาดการณ์ของนักดาราศาสตร์ในอดีตที่ว่าโดยรอบหลุมดำขนาดใหญ่จะมีหลุมดำขนาดเล็กอยู่จำนวนมาก

          ซึ่งแน่นอนว่าหลุมดำเป็นวัตถุที่ไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง ทำให้นักดาราศาสตร์ตรวจจับสัญญาณที่มาจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับดาวฤกษ์ที่อยู่ข้างเคียงเพราะแรงโน้มถ่วงของหลุมดำจะกลืนกินสสารจากดาวฤกษ์ให้กำลังค่อยๆหมุนวนตกลงสู่หลุมดำ ระหว่างนั้นสสารเหล่านั้นจะมีการปลดปล่อยรังสีเอ็กซ์ออกมาทำให้เราทราบการมีอยู่ของหลุมดำได้

ชาร์ลส์ เฮลีย์ (Charles Hailey)กล่าวว่า

        “ทีมเราได้วิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ขององค์การนาซา(NASA) ที่เฝ้าสังเกตการณ์นานกว่า 12 ปี ซึ่งแต่เดิมนักดาราศาสตร์มองหาหลักฐานของหลุมดำจากการประทุของรังสีเอ็กซ์ที่สว่างวาบออกมาซึ่งเป็นเรื่องยากมากเพราะศูนย์กลางกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นอยู่ห่างไกลจากโลกมากจนปริมาณรังสีเอ็กซ์ไม่เข้มพอที่จะมองเห็นได้และคงต้องใช้เวลานานมากในการตรวจพบซึ่งอาจกินเวลานับร้อยปี” แต่ในครั้งนี้ทีมนักวิจัยได้วิเคราะห์จากแหล่งกำเนิดทั้งหมด 92 แหล่งซึ่งเป็นแหล่งที่ยังไม่ชัดเจนของความยาวคลื่นในย่านรังสีเอกซ์ จึงทำให้ทีมนักวิจัยมองเป็นลักษณะคล้ายจุดของแสงได้ทั้งสิ้น26 จุดภายในบริเวณใกล้เคียงกับหลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive black hole)ที่ระยะประมาณ3.26 ปีแสง(แสดงดังในภาพที่ 2) โดยที่แต่ละจุดใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา(Chandra X-ray Observatory)วัดปริมาณของโฟตอนอย่างน้อย 100โฟตอน ภายใน  12 วัน

ภาพที่ 2 แสดงบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก

วงกลมสีแดงคือดาวแคระขาวซึ่งปลดปล่อยรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ

วงกลมสีฟ้าแสดงถึงวัตถุที่อาจเป็นหลุมดำคู่ซึ่งปลดปล่อยรังสีเอกซ์พลังงานสูงมาก

วงกลมสีเหลืองและเขียวมีรัศมี 3และ 0.7 ปีแสงจากหลุมดำ

          ชาร์ล เฮลีย์ (Charles Hailey)และทีมนักวิจัยได้ยืนยันว่า แหล่งที่มาไม่ได้เป็นสัญญาณของการระเบิดจากดาวนิวตรอน ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นหลุมดำและถ้าเป็นเช่นนั้น หลุมดำคู่ (binary black holes) เปรียบได้กับส่วนยอดของภูเขาน้ำแข็งและหลุมดำที่อยู่โดดเดียวอาจมีอยู่มากมายนับ10,000 แห่งในศูนย์กลางของทางช้างเผือกซึ่งเราจะไม่สามารถมองเห็นมันได้เลยถ้ามันไม่ได้ทำปฏิสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ (แสดงดังในรูปที่ 3) นอกจากนี้สิ่งที่น่าแปลกใจที่สุดคือแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ใหม่เหล่านี้ไม่ใช่ข้อมูลใหม่แต่อยู่ในฐานข้อมูลการค้นพบของกล้องโทรทรรศน์จันทราทั้งสิ้น นอกจากนี้ชาร์ล เฮลีย์ ยังกล่าวอีกว่า “เขากำลังรู้สึกว่า หลุมดำคู่ ยังหลบซ่อนอยู่ที่ไหนสักแห่ง” ซึ่งเป็นเรื่องยากในการค้นหาด้วยต้องต่อสู้กับสัญญาณรังสีเอ็กซ์พื้นหลังที่มาจากแก๊สฝุ่น คงต้องใช้เวลาในการค้นหาเป็นอย่างมากมันจึงไม่แปลกที่สิ่งเหล่านี้จะดึงดูดให้เราเฝ้าค้นหาความลึกลับดังกล่าว 

          นอกจากนี้ยังมีข้อถกเถียงต่อไปอีกว่าสัญญาณเหล่านี้อาจมาจากซากของดาวฤกษ์ เช่น พัลซาร์(pulsar) ซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วในระดับมิลลิวินาทีแทนที่จะเป็นหลุมดำนับว่าเป็นเรื่องยากและคงต้องศึกษากันต่อไปในสิ่งที่เกิดขึ้นนี้และนั่นหมายความว่า จำนวนของหลุมดำที่คาดว่าจะมีนับพันแห่งอาจจะเป็นแค่ในระดับร้อยแห่งถึงกระนั้นก็ยังเป็นเพียงแค่เศษส่วนหนึ่งใน ณ ใจกลางที่เราตรวจพบเมื่อเทียบกับทั้งหมดในพื้นที่อันกว้างใหญ่ของกาแล็กซีทางช้างเผือกเรา

          นับว่าการศึกษาในครั้งนี้ มีส่วนสำคัญในการยืนยันทฤษฎีการมีอยู่ของหลุมดำรอบใจกลางทางช้างเผือกตลอดจนข้อมูลที่ได้จากการศึกษาดังกล่าวจะเป็นส่วนที่สำคัญในการศึกษาทางด้านดาราศาสตร์วิทยุต่อไปในอนาคตซึ่งอาจจะทำให้เราสามารถแยกแยะระหว่างหลุมดำกับดาวนิวตรอนได้ดีมากยิ่งขึ้น