นักดาราศาสตร์ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ในอวกาศที่อาจเกิดจากดาวฤกษ์ถูกฉีกออกด้วยแรงโน้มถ่วงมหาศาล นับเป็นหนึ่งในหลักฐานสำคัญที่อาจบ่งชี้ถึง “หลุมดำมวลปานกลาง (Intermediate Mass Black Holes, IMBHs)”

งานวิจัยครั้งนี้นำทีมโดย หลิน ต้าเฉิง ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลศึกษาวัตถุในอวกาศ ซึ่งเคยเป็นวัตถุที่พบการปะทุรังสีเอกซ์ในปี พ.ศ. 2549  ผลการวิจัยครั้งนี้ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2563 ลงในวารสาร Astrophysical Journal Letters 

ในปี พ.ศ. 2549 มีรายงานจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราและกล้อง XXM-Newton สามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่รุนแรงในอวกาศได้ และได้บันทึกข้อมูลดังกล่าวไว้ในรายการ มีชื่อว่า 3XMM J215022.4−055108  ซึ่งในขณะนั้นยังไม่สามารถระบุได้ว่าแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ดังกล่าวมีระยะห่างจากโลกเท่าใด 

Credit : NASA, ESA and D. Lin (University of New Hampshire)

หลินจึงเลือกที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อศึกษาวัตถุดังกล่าวในช่วงคลื่นที่ต่างออกไปจากเดิม ซึ่งผลการศึกษาพบว่าวัตถุนี้ไม่ได้อยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือก  แต่อยู่บริเวณขอบของกาแล็กซีที่ห่างออกไปจากโลกประมาณ 800 ล้านปีแสง และยังช่วยยืนยันว่ารังสีเอกซ์ที่ปะทุขึ้นเกิดจากวัตถุปริศนาที่มีมวลประมาณ 50,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ฉีกดาวฤกษ์ที่โคจรอยู่รอบ ๆ ออกอย่างรุนแรง  วัตถุนี้จึงมีความเป็นไปได้สูงสุดที่จะเป็น “หลุมดำมวลปานกลาง (Intermediate Mass Black Holes, IMBHs)”

นอกจากนี้ยังพบว่า หลุมดำนี้อยู่ในกระจุกดาวขนาดใหญ่ มีดาวฤกษ์สมาชิกอยู่กันอย่างหนาแน่น จึงสันนิษฐานว่า ในอดีตกระจุกดาวนี้อาจเคยเป็นกาแล็กซีแคระ แต่ถูกแรงโน้มถ่วงจากกาแล็กซีหลักรบกวน จึงหลงเหลือเพียงส่วนที่เป็นใจกลางของกาแล็กซีซึ่งมีลักษณะปรากฏคล้ายกับกระจุกดาว

ปริศนาหลุมดำมวลปานกลางที่หายไป

ผู้ที่คุ้นเคยกับวงการดาราศาสตร์อาจเคยได้ยินว่า “หลุมดำ” คือ วัตถุมวลมหาศาลที่อัดแน่นอยู่ในอวกาศ มีแรงโน้มถ่วงสูงจน “แสง” ไม่สามารถเดินทางออกมาได้ ซึ่งปัจจุบัน เรารู้จักและคุ้นเคยหลุมดำอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ “Stellar-Mass Black Holes” หลุมดำขนาดเล็กที่เกิดจากการตายของดาวฤกษ์มวลมาก  และ “Supermassive Black Holes” หรือหลุมดำมวลยวดยิ่ง เป็นหลุมดำยักษ์ที่อยู่ใจกลางกาแล็กซี คาดว่าถือกำเนิดและวิวัฒนาการขึ้นพร้อม ๆ กับกาแล็กซีที่มันอาศัยอยู่

หลุมดำทั้ง 2 ประเภทนี้มีมวลที่แตกต่างกันอย่างมาก กล่าวคือ หลุมดำที่เป็นซากการตายของดาวฤกษ์จะมีมวลประมาณ 5 - 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ในขณะที่หลุมดำมวลยวดยิ่งจะมีมวลตั้งแต่ 1 - 1,000 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์  จะสังเกตว่ามีรอยต่อระหว่างหลุมดำทั้ง 2 ประเภท คือ ที่ค่ามวล 100 - 100,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์เรียกหลุมดำที่มีมวลระหว่างนี้ว่า “Intermediate-Mass Black Holes” ซึ่งเป็นประเภทของหลุมดำที่ไม่ค่อยมีการพูดถึงมากนัก เพราะเราแทบจะไม่รู้อะไรเกี่ยวกับมันเลย

 ดังนั้นการค้นพบในครั้งนี้จึงเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำประเภทนี้ได้มากขึ้นในอนาคต และอาจเป็นองค์ความรู้สำคัญที่นำไปสู่ความเข้าใจในวิวัฒนาการของหลุมดำ และวิวัฒนาการของกาแล็กซีต่อไป

เรียบเรียง :

พัชริดา ยั่งยืนเจริญสุข - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

ธนกร อังค์วัฒนะ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

อ้างอิง:

[1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab745b

[2] https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-finds-best-evidence-for-elusive-mid-sized-black-hole/

[3] https://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/Black_Hole.html