สิ่งมหัศจรรย์หายาก ตรวจพบสัตว์ประหลาดหลุมดำ 3 แห่ง กำลังเคลื่อนที่มาชนกัน
กองทัพเรือยืนยันว่าวิดีโอ UFO เป็นของจริง และเรียกพวกมันว่า ปรากฎการณ์ทางอากาศที่ไม่สามารถระบุได้ หรือ UAP
กองทัพเรือยืนยันว่าวิดีโอ UFO เป็นของจริง และเรียกพวกมันว่า ปรากฎการณ์ทางอากาศที่ไม่สามารถระบุได้ หรือ UAP
กันยายน 30, 2019
ดาวเคราะห์ดวงที่ 9 อาจเป็นหลุมดำยุคเริ่มแรก
ดาวเคราะห์ดวงที่ 9 อาจเป็นหลุมดำยุคเริ่มแรก
ตุลาคม 6, 2019

SDSS J0849+1114 ภาพจาก X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI

นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งหายาก 3 แห่ง กำลังเคลื่อนเข้ามารวมตัวกัน ระบบแกแล็คซี่ประหลาดนี้ ถูกตรวจจับได้โดยหอสังเกตการณ์หลายแห่ง รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งสามตัวของนาซ่า

ไรอัน ฟายเฟิล (Ryan Pfeifle) จากมหาวิทยาลัยจอร์จเมสัน, แฟร์แฟกซ์, เวอร์จิเนีย ผู้เขียนบทความวิจัยแรกลงวารสารดาราศาสตร์ (The Astrophysical Journal) เขาได้อธิบายว่า ขณะที่ทีมวิจัยกำลังทำการส่องหาหลุมดำคู่อยู่นั้น พวกเขาก็สะดุดพบเจอเข้ากับสิ่งมหัศจรรย์นี้ มันเป็นหลักฐานที่หนักแน่น ที่บ่งชี้ว่าสิ่งที่พวกเขาพบเจอนั้นก็คือ ระบบหลุมดำมวลยวดยิ่ง 3 แห่งที่กำลังกลืนกินมวลสารอยู่ในบริเวณนั้น

ระบบแกแล็คซี่นี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ SDSS J084905.51+111447.2 ( หรือเรียกสั้นๆว่า SDSS J0849+1114) และมันอยู่ห่างไกลจากโลก 1 พันล้านปีแสง

ภาพเปรียบเทียบของ SDSS J0849+1114 ระหว่างข้อมูลภาพ Optical และ X-RAY
ภาพเปรียบเทียบของ SDSS J0849+1114 ระหว่างข้อมูลภาพ Optical และ X-RAY (ภาพจาก X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI)

เพื่อตรวจหาหลุมดำหายากทั้ง 3 นี้ ทีมนักวิจัยต้องทำการผสานข้อมูลที่ได้รับมาจากทั้งกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน และกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศ สำหรับเบาะแสแรกนั้นได้รับมาจากกล้องโทรทรรศน์ Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ในนิวเม็กซิโก ที่ได้ทำการสแกนท้องฟ้าครั้งใหญ่ในย่านแสงออปติคอล (optical light) จนได้มาซึ่งภาพของระบบแกแล็คซี่ SDSS J0849+1114 ในที่สุด

และด้วยความช่วยเหลือจากนักวิทยาศาสตร์พลเรือน ในโครงการที่เรียกว่า Galaxy Zoo ก็ทำให้ทราบว่า มันคือระบบของแกแล็คซี่ที่กำลังเข้ามาปะทะกัน

อีกทั้งด้วยความช่วยเหลือจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) ของนาซ่า ก็เปิดเผยว่าระบบดาวดังกล่าวมีการส่องสว่างภายใต้แสงอินฟราเรด ระหว่างที่แกแล็คซี่รวมตัวกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีหลุมดำมากกว่า 1 แห่ง ที่กำลังเขมือบมวลสารของแก๊สอยู่ภายในนั้น

 ภาพ SDSS J0849+1114 ภายใต้แสง X-ray
ภาพ SDSS J0849+1114 ภายใต้แสง X-ray (Credit: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI)

อีกทั้งเพื่อติดตามเบาะแสดังกล่าวเพิ่มเติม นักดาราศาสตร์ก็ได้หันกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา และกล้อง Large Binocular Telescope (LBT) ในรัฐแอริโซนา ก็ได้เผยให้เห็นถึงแหล่งรังสีเอกซ์ ที่สว่างออกมาจากใจกลางแกแล็คซี่ของแต่ละแห่ง และมั่นใจว่ามันคือหลุมดำมวลยวดยิ่งแน่นอน อีกทั้งข้อมูลจากกล้องจันทราและกล้องโทรทรรศน์รังสีนิวเคลียร์ของนาซ่า (NuSTAR) ยังตรวจพบหลักฐานของก๊าสและฝุ่นจำนวนมากที่หมุนวนอยู่โดยรอบหลุมดำอีกด้วย ซึ่งเป็นหลักฐานบ่งบอกได้ถึงการมีอยู่ของหลุมดำได้เป็นอย่างดี

ในขณะเดียวกัน ข้อมูลแสงออปติคอลจากกล้องโทรทรรศน์ SDSS และ LBT ยังแสดงให้เห็นถึงลักษณะเด่นของสเปกตรัมในมวลสาร ที่ถูกดูดกลืนโดยหลุมดำมวลยวดยิ่งทั้งสามแห่ง โดยหนึ่งในผู้ร่วมเขียนบทความอย่าง คริสตินา มันซาโน่-คิง (Christina Manzano-King) จากมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย, ริเวอร์ไซด์ ยังกล่าวเสริมอีกว่า สเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้นั้น จะประกอบไปด้วยข้อมูลอันมีค่าที่เกี่ยวกับแกแล็คซี่แห่งนั้น รวมถึงระบุว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งในนั้นจะส่งผลกระทบเช่นไรต่อแกแล็คซี่ที่มันอาศัยอยู่

แต่อุปสรรคอย่างหนึ่งที่ยากต่อการค้นหาหลุมดำมวลยวดยิ่งทั้ง 3 ก็คือ ส่วนใหญ่พวกมันจะถูกปกคลุมไปด้วยเมฆก๊าซและฝุ่น ที่ปิดบังแสงของจานพอกพูลมวลของหลุมดำเอาไว้

ภาพ SDSS J0849+1114 ภายใต้แสง Optical
ภาพ SDSS J0849+1114 ภายใต้แสง Optical (Credit: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI)

แต่การใช้ภาพอินฟราเรดจากกล้อง WISE และข้อมูลสเปกตรัมอินฟราเรดจากกล้อง LBT และภาพรังสีเอกซ์จากกล้องจันทรา จะสามารถข้ามปัญหาของแสงที่ถูกปิดบังเหล่านี้ได้ เพราะแสงอินฟราเรดและแสงรังสีเอกซ์ จะสามารถจะทะลุกลุ่มเมฆก๊าซได้ง่ายกว่าแสงออปติคอล

ฟายเฟิล ยังกล่าวเสริมอีกว่า ด้วยการใช้ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์หลักเหล่านี้ ทำให้พวกเขาได้ค้นพบวิธีใหม่ ในการระบุหาหลุมดำมวลยวดยิ่งทั้งสามได้ โดยกล้องโทรทรรศน์แต่ละตัวจะให้เบาะแสที่แตกต่างกันไปว่าเกิดอะไรขึ้นในระบบแกแล็คซี่เหล่านี้ และหวังว่าด้วยเทคนิคเดียวกันนี้เอง ก็จะสามารถนำไปต่อยอดเพื่อค้นหาหลุมดำใหม่แห่งอื่นๆอีกได้ในอนาคต

ดร. โศภิตา สัตยาปาล (Shobita Satyapal) หนึ่งในผู้ร่วมเขียนบทความวิจัย จากจอร์จเมสัน กล่าวว่า ระบบหลุมดำคู่นั้นเป็นสิ่งที่หายากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบหลุมดำ 3 ดวง โดยระบบดังกล่าวเป็นผลมาจากการรวมตัวกันของแกแล็คซี่ ซึ่งข้อมูลนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เข้าใจถึงการเจริญเติบโต และวิวัฒนาการของแกแล็คซี่ได้อย่างลึกซึ้ง

อีกทั้งข้อมูลจากกล้องจันทรายังแสดงให้เห็นว่าหลุมดำแต่ละดวงนั้นอยู่ห่างไกลจากกันในระยะ 10,000 ปีแสง และ 30,000 ปีแสง

ภาพจำลองยานอวกาศ Laser Interferometer Space Antenna หรือ LISA  ทั้งสามตัวกำลังตรวจหาคลื่นความโน้มถ่วงที่แผ่ขยายออกมาจากหลุมดำมวลยวดยิ่ง โดยยาน LISA มีกำหนดส่งขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 2034
ภาพจำลองยานอวกาศ Laser Interferometer Space Antenna หรือ LISA ทั้งสามตัวกำลังตรวจหาคลื่นความโน้มถ่วงที่แผ่ขยายออกมาจากหลุมดำมวลยวดยิ่ง โดยยาน LISA มีกำหนดส่งขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 2034 ภาพจาก wikipedia/NASA

สำหรับหลุมดำมวลยวดยิ่งทั้งสามที่กำลังรวมตัวกันนั้น จะมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากหลุมดำคู่ เพราะเมื่อหลุมดำทั้งสามแห่งเกิดมีปฏิกิริยาต่อกัน หลุมดำคู่ที่มีมวลน้อยกว่าก็ควรรวมตัวกันเข้าไปสู่หลุมดำที่มีขนาดใหญ่กว่า และเร็วกว่าหลุมดำที่อยู่เป็นคู่อย่างโดดเดี่ยว ปรากฏการณ์นี้อาจอยู่ในคำตอบ (solution) ของทฤษฎียุ่งยากที่เรียกว่า “ปัญหาพาร์เซกสุดท้าย” (final parsec problem) ซึ่งหลุมดำมวลยวดยิ่งทั้ง 2 แห่ง จะสามารถเข้าถึงกันได้ภายในระยะห่างเพียงไม่กี่ปีแสง แต่จำเป็นจะต้องมีแรงพิเศษไปดึงให้พวกมันได้พุ่งเข้าไปรวมตัวกันข้างใน อันเป็นผลเนื่องมาจากการมีพลังงานส่วนเกินมากไป ที่พวกมันจะสามารถแบกรับเอาไว้ได้ในวงโคจร

และด้วยอิทธิพลของหลุมดำดวงที่สาม แบบเช่นเดียวกับ SDSS J0849+1114 ท้ายที่สุดก็จะสามารถนำพาพวกมันมารวมตัวกันเป็นหนึ่งได้ และคอมพิวเตอร์ยังได้จำลองให้เห็นอีกว่าพลังงานกว่าร้อยละ 16 ของหลุมดำคู่ที่อยู่ภายในการปะทะกันของแกแล็คซี่นั้น จะมีปฏิสัมพันธ์กับหลุมดำมวลยวดยิ่งดวงที่ 3 ก่อนที่พวกมันจะรวมตัวกัน และก่อให้เกิดระลอกคลื่น ที่กระเพื่อมผ่าน ปริภูมิ-เวลา (spacetime) ที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง (gravitational waves)

LISA laser beam
ยานอวกาศ LISA ขณะตรวจหาคลื่นความโน้มถ่วงผ่านการยืดหดเพียงเล็กน้อยของแสงใน ปริภูมิ-เวลา (Credit: AEI/MM/exozet)

โดยคลื่นเหล่านี้จะมีความถี่ที่ต่ำเกินกว่าที่หอสังเกตการณ์ LIGO และ Virgo จะสามารถตรวจจับได้ อย่างไรก็ตามผลจากเหตุการณ์หลุมดำทั้งสามรวมตัวกัน ก็อาจตรวจจับได้ผ่านการสังเกตคลื่นวิทยุของพัลซาร์ เช่นเดียวกับยานอวกาศ “เลเซอร์ อินเทอเฟอร์รอมมิเทอร์ สเปซ อาทินา” Laser Interferometer Space Antenna (หรือ LISA) ขององค์การอวกาศยุโรป ที่มีแผนกำหนดจะส่งขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 2034 ก็อาจช่วยให้เราสมารถตรวจหาหลุมดำที่มีมวลขนาดตั้งแต่ 1 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ได้ง่ายขึ้น

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

  1. Lee Mohon, ชื่อบทความ “Found: Three Black Holes On Collision Course”, เผยแพร่เมื่อ 26/9/2019, บนเว็บไซต์ nasa.gov, สืบค้นเมื่อวันที่ 2/10/2019.
  2. Chandra, ชื่อบทความ “X-Ray Found: Three Black Holes On Collision Course”, เผยแพร่เมื่อ 25/9/2019, บนเว็บไซต์ chandra.harvard.edu, สืบค้นเมื่อวันที่ 2/10/2019 .
  3. Ryan W. Pfeifle, Shobita Satyapal และ Christina Manzano-King, ชื่อบทความ “A Triple AGN in a Mid-Infrared Selected Late Stage Galaxy Merger”, แกไขครั้งที่ 3, เผยแพร่เมื่อ 7/8/2019, บนเว็บไซต์ arxiv.org, สืบค้นเมื่อวันที่ 2/10/2019 .
Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
YouTube
กลับสู่บนสุด