จีนพบหลุมดำ มหึมาจนไม่น่าเกิดขึ้นได้

ทีมศึกษาวิจัยทางด้านดาราศาสตร์จากสาธารณรัฐประชาชนจีน นำโดยศาสตราจารย์ หลิว จี้เฟิง นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิชาการด้านวิทยาศาสตร์แห่งจีน เผยแพร่ผลงานการค้นพบหลุมดำชนิด “สเตลลาร์ แบล็กโฮล” หรือ “หลุมดำของดาวฤกษ์” ที่มีขนาดใหญ่มหึมา คือมีมวลมากถึงราว 70 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ในวารสารวิชาการ เจอร์นัล เนเจอร์ เมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายนที่ผ่านมา

การค้นพบครั้งนี้ เป็นการทำลายทฤษฎีตามองค์ความรู้เดิมที่ระบุว่า สเตลลาร์ แบล็กโฮล จะมีมวลระหว่าง 1.5 เท่าเรื่อยไปจนถึงสูงสุดเพียง 20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์เท่านั้น ทั้งนี้ เนื่องจากหลุมดำชนิดนี้เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ หรือดาวนิวตรอน ซึ่งมีมวลเริ่มต้นไม่เกิน 100 เท่าของดวงอาทิตย์ของเราเท่านั้นเอง เมื่อผ่านกระบวนการตามขั้นตอนวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ก็จะสูญเสียมวลไปเรื่อยๆ เมื่อถึงขั้นตอนการยุบตัวจึงไม่ควรมีมวลมากไปกว่านั้น

ทีมวิจัยของศาสตราจารย์หลิว ให้ชื่อรหัสหลุมดำชนิดนี้ไว้ว่า แอลบี-1 (ออกเสียงว่า แอลบี-วัน) อยู่ห่างจากโลกไปราว 15,000 ปีแสง ภายในแกแล็กซี หรือดาราจักรทางช้างเผือกของเรา

“หลุมดำที่มีมวลมหาศาลขนาดนี้ ไม่ควรจะมีอยู่ในแกแล็กซีของเรา ตามรูปแบบซึ่งเป็นแบบฉบับของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่เราส่วนใหญ่ยึดถือกันอยู่ในปัจจุบัน” ศาสตราจารย์หลิวระบุ “แต่ แอลบี-1 มีมวลมากกว่ามวลสูงสุดที่เรายึดถือกันอยู่ว่าเป็นไปได้ถึงสองเท่าตัว การค้นพบครั้งนี้จึงกลายเป็นความท้าทายสำหรับนักทฤษฎีทั้งหลายที่จะหาคำอธิบายว่ามันก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร”

ทีมวิจัยของจีนได้เสนอแนวทางที่อาจเป็นสาเหตุที่อาจเป็นไปได้ซึ่งทำให้หลุมดำ แอลบี-1 มีขนาดมหึมาเช่นนี้ไว้จำนวนหนึ่ง โดยทฤษฎีแรก ระบุว่าขนาดใหญ่เหลือเชื่อของ แอลบี-1 เกิดขึ้นได้เพราะหลุมดำนี้ไม่ได้เกิดจากการยุบตัวเข้าสู่จุดศูนย์กลางของดาวฤกษ์เพียงดวงเดียว แต่อาจเกิดขึ้นจากหลุมดำที่มีขนาดย่อมกว่า 2 หลุมซึ่งโคจรอยู่โดยรอบซึ่งกันและกัน แล้วเกิดชนหรือรวมตัวกันเข้า

ทฤษฎีที่เป็นไปได้อีกทางหนึ่งก็คือ แอลบี-1 อาจกำเนิดมาจากการยุบตัวของซุปเปอร์โนวา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่จะเกิดขึ้นเป็นขั้นตอนสุดท้ายในวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ นั่นคือการระเบิดออกเป็นซุปเปอร์โนวา ดีดสสารต่างๆ กระจายออกไปในทุกทิศทุกทางจากแรงระเบิด ต่อมาสสารเหล่านี้ตกกลับลงไปในซุปเปอร์โนวาที่กำลังยุบตัวดังกล่าว ก่อให้เกิดเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ขึ้นมา

ทฤษฎีการเกิดหลุมดำในขณะที่เป็นซุปเปอร์โนวาดังกล่าวนี้ ในทางทฤษฎีแล้วเป็นไปได้ แต่ยังไม่เคยมีนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบพบ หรือสามารถสังเกตการณ์เห็นได้ด้วยตา ถ้าหาก แอลบี-1 ก่อตัวขึ้นตามทฤษฎีนี้จริง การค้นพบครั้งนี้ก็จะเป็นการค้นพบหลักฐานโดยตรงครั้งแรกสุดที่แสดงให้เห็นถึงกระบวนการดังกล่าว

สเตลลาร์ แบล็กโฮล หรือหลุมดำของดาวฤกษ์นั้น เชื่อว่ามีกระจัดกระจายอยู่ทั่วไปในจักรวาล แต่ยากที่จะตรวจสอบพบได้ เนื่องจากมักไม่ปล่อยให้รังสีเอกซ์เรย์ เล็ดรอดออกมาได้ โดยจะแผ่รังสีเอกซ์เรย์ก็ต่อเมื่อมันกำลังกลืนกินเทหวัตถุอย่างหนึ่งอย่างใดอยู่เท่านั้น ทำให้จนถึงขณะนี้มีการค้นพบหลุมดำชนิดนี้เพียงไม่กี่สิบหลุมเท่านั้น

ทีมวิจัยจากจีน ไม่ได้ใช้วิธีการสำรวจหารังสีเอกซ์เรย์ แต่ใช้วิธีการตรวจสอบหาดาวฤกษ์ที่โคจรอยู่รอบวัตถุบางอย่างที่มองไม่เห็นเพราะถูกแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำดึงดูดเข้าหามันนั่นเอง

เมื่อตรวจสอบด้วยวิธีนี้ ไม่นานทีมวิจัยก็พบดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ราว 8 เท่าโคจรอยู่รอบบางอย่างที่มองไม่เห็น ซึ่งปรากฏในเวลาต่อมาว่าคือ แอลบี-1 นั่นเอง

บทความก่อนหน้านี้สถาบันเดลต้าเรส ร่วม สสน. ม.เกษตร จัดงาน ‘Deltares Software Days South-East Asia Bangkok 2019’
บทความถัดไปติดป้ายประชดขโมยขึ้นบ้านไปสามเดือน ตำรวจยังจับไม่ได้ แถมโจรยังอยู่สบาย