นักดาราศาสตร์ญี่ปุ่น พบ ‘หลุมดำ’ ชนิดใหม่

ภาพ-Keio University

โดยทางทฤษฎีแล้ว นักดาราศาสตร์ระบุว่าหลุมดำมีอยู่ 4 ชนิด ชนิดแรกนั้นไม่พบเห็นกันแล้ว เพราะเป็นหลุมดำที่เชื่อว่าเกิดขึ้นในช่วงปฐมกาลของจักรวาล เรียกกันว่าหลุมดำจิ๋ว หรือควอนตัม แบล๊กโฮล ถัดมาเป็นหลุมดำขนาดเล็ก มีมวลใกล้เคียงกับดาวฤกษ์ เรียกกันว่าสเตลลาร์-แมสส์ แบล๊กโฮล (มีมวลระหว่าง 3-10 เท่าของดวงอาทิตย์) หลุมดำชนิดถัดมาเป็นหลุมดำมวลขนาดกลาง หรือ “อินเตอร์มีเดียต-แมสส์ แบล๊กโฮล” ชนิดสุดท้ายจึงเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์นับเป็นหลายล้านจนถึงพันล้านเท่า เรียกว่าหลุมดำมวลยวดยิ่ง หรือซุปเปอร์แมสซีฟ แบล๊กโฮล (เอสเอ็มบีเอช)

“อินเตอร์มีเดียต-แมสส์ แบล๊กโฮล” (ไอเอ็มบีเอช) นั้น ตามทฤษฎีแล้วนักดาราศาสตร์เชื่อว่าควรมีอยู่ “อุดมสมบูรณ์” ในจักรวาล ปัญหาก็คือ ในขณะที่มีผู้ตรวจสอบพบหลุมดำมวลยวดยิ่งและหลุมดำสเตลลาร์กันมากมาย กลับยังไม่เคยมีใครตรวจสอบพบ “ไอเอ็มบีเอช” มาก่อนเลย

เมื่อปีที่แล้ว ทีมวิจัยที่นำโดยโทโมฮารุ โอกะ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคอิโอะ มหาวิทยาลัยเอกชนในเขตมินาโตะ กรุงโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ตรวจสอบพบ “เมฆประหลาด” กลุ่มหนึ่งในบริเวณใกล้กับใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ห่างออกไปจากโลกราว 200 ปีแสง เรียกว่าเมฆ “ซีโอ-0.40-0.22” ที่ว่าประหลาดก็คือ ในกลุ่มก้อนของเมฆอวกาศนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก แต่อัตราความเร็วหรืออัตราเร่งของแต่ละส่วนนั้นหลากหลายระดับมากจนไม่สามารถอธิบายได้

ทีมวิจัยตั้งข้อสงสัยในตอนนั้นว่า หลังเมฆประหลาดนี้น่าจะมีวัตถุขนาดใหญ่ที่มีพลังมหาศาลซุกซ่อนอยู่ และมีแรงโน้มถ่วงทรงพลังที่ทำให้กลุ่มก๊าซเคลื่อนที่เร็วและหลากหลายเช่นนั้น

เพื่อค้นหาคำตอบ โอกะกับทีมวิจัย ศึกษากรณีนี้ต่อโดยอาศัยการสังเกตการณ์ด้วยหอสังเกตการณ์อัลมา ในประเทศชิลี ซึ่งให้ข้อมูลที่มีความแม่นยำสูง ทำให้ทีมวิจัยสามารถยืนยันความหลากหลายในอัตราเร่งของกลุ่มก๊าซในกลุ่มเมฆได้ พร้อมกันนั้นยังได้เงื่อนงำที่ไขปริศนามาด้วย นั่นคือ อะไรก็ตามที่อยู่ในกลุ่มเมฆนี้ส่งคลื่นวิทยุออกมาด้วยในแถบคลื่นความถี่ที่คล้ายคลึงมากกับคลื่นวิทยุที่ส่งออกมาจาก “แซกิททาริอุส เอ” (อ่านว่า แซกิททาริอุส เอ-สตาร์) หลุมดำมวลยวดยิ่งที่อยู่ตรงใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกพอดี

เพียงแต่ว่าคลื่นวิทยุของ “ซีโอ-0.40-0.22” นั้นเบาบางกว่าราว 500 เท่า

จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้อย่างละเอียด ทีมวิจัยได้ข้อสรุปว่า วัตถุที่มีมวลหนาแน่นซึ่งซ่อนอยู่ในเมฆ “ซีโอ-0.40-0.22” นี้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ราว 100,000 เท่า และจากการสร้างแบบจำลองเชิงคณิตศาสตร์ แสดงถึงความเป็นไปได้สูงมากที่ “ซีโอ-0.40-0.22” จะเป็นหลุมดำชนิดมวลขนาดกลาง ที่ค้นพบได้ยากเย็นมากนั่นเอง

นอกจากจะค้นพบไอเอ็มบีเอชแล้ว โอกะและทีมวิจัยยังเชื่อมโยงการพบครั้งนี้เข้ากับการไขความลับของการกำเนิดหลุมดำมวลยวดยิ่งอีกด้วย โดยตั้งสมมุติฐานว่าหลุมดำที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ เดิมคือใจกลางของกาเเล็กซีแคระ (ดวาร์ฟ กาเเล็กซี) ที่ถูกดึงเข้าหาใจกลางทางช้างเผือกอย่างช้าๆ โดยแซกิททาริอุส เอ

ซึ่งในที่สุดก็จะกลืนกินมันเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งเพื่อการเติบโตของหลุมดำมวลยวดยิ่งนี้ต่อไป

บทความก่อนหน้านี้สนช.ยันไม่ก้าวล่วงกก.สรรหา กกต. ปมตัวแทนศาลรธน.ขาดคุณสมบัติ
บทความถัดไปพระอัจฉริยภาพ “ร.9” ทรงสรรค์สร้าง งานประดิษฐ์-พระราชนิพนธ์