พบระบบหลุมดำคู่มหึมา ฉีกกลุ่มก๊าซกระจายกลางอวกาศ

นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบหลุมดำคู่ห่างออกไป 1,000 ปีแสง มันโคจรรอบกันและทำให้ก๊าซที่อยู่รอบ ๆ เกิดการรบกวน จนเกิดเป็นแสงที่ทำให้สามารถสังเกตเห็นได้

นักดาราศาสตร์จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งมิลเลนเนียม และมหาวิทยาลัยวัลปาไรโซ ประเทศชิลี ค้นพบระบบหลุมดำขนาดมหึมา 2 หลุม ที่โคจรอยู่ภายในกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ และรบกวนกลุ่มก๊าซจนส่งผลให้เกิดการสั่นของแสงเป็นระยะ ๆ ทำให้หอดูดาวสามารถตรวจจับแสงได้ นักดาราศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากหอดูดาวนีล เกห์เรลส์ สวิฟต์ (Neil Gehrels Swift Observatory) ขององค์การนาซา (NASA) เพื่อปรับแบบจำลองภายในระบบ ที่ให้มุมมองใหม่ว่าหลุมดำ สามารถส่งผลต่อสภาพแวดล้อมรอบ ๆ ได้อย่างไร

พบระบบหลุมดำคู่มหึมา ฉีกกลุ่มก๊าซกระจายกลางอวกาศ ที่มา : NASA

ข้อมูลระบบหลุมดำคู่

ระบบหลุมดำคู่นี้ชื่อ เอที 2021 เอชดีอาร์ (AT 2021hdr) อยู่ห่างจากโลกไปประมาณ 1,000 ปีแสง ตั้งอยู่ใจกลางของกาแล็กซี ชื่อ 2MASX J21240027+3409114 ซึ่งในกลุ่มดาวหงส์ (constellation Cygnus)

หลุมดำทั้ง 2 ดวงอยู่ห่างกันประมาณ 26,000 ล้านกิโลเมตร ซึ่งใกล้พอที่จะทำให้แสงเดินทางระหว่างกันได้ภายในเวลาเพียง 1 วันเท่านั้น และหลุมดำทั้งสอง มีมวลรวมกันประมาณ 40 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ทั้งนี้หลุมดำจะโคจรครบรอบ 1 รอบทุก ๆ 130 วัน และในระหว่างที่มันโคจรนี้ จะเกิดการรบกวนกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ที่อยู่รอบ ๆ ส่งผลให้เกิดการสั่นของแสงเป็นระยะ ๆ ซึ่งเหตุการณ์นี้ ทำให้สามารถตรวจจับคลื่นแสงได้ในหลายความยาวคลื่น โดยนักวิทยาศาสตร์คาดว่าในอนาคต หลุมดำทั้ง 2 หลุมนี้จะชนกันและรวมตัวกันในอีก 70,000 ปี

การค้นพบครั้งแรก

นักดาราศาสตร์ค้นพบ AT 2021hdr ครั้งแรกในเดือนมีนาคม 2021 แต่เดิมทีคิดว่าแสงที่ตรวจจับได้นี้เป็นซูเปอร์โนวา หรือ การที่ดาวฤกษ์อายุมากเกิดระเบิดจนปล่อยแสงสว่างเจิดจ้าออกมา แต่เมื่อตรวจจับการปะทุที่เกิดขึ้นในปี 2022 ทำให้นักวิทยาศาสตร์พิจารณาความเป็นไปได้อื่น ๆ และหลังจากนั้นก็ได้ข้อมูลเพิ่มเติมเรื่อย ๆ ทำให้ปรับปรุงแบบจำลองของสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบได้

นักวิทยาศาสตร์ ได้พิจารณาเหตุการณ์การหยุดชะงักของกระแสก๊าซ (Tidal Disruption Event) ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์หรือเทหวัตถุเข้าใกล้หลุมดำขนาดใหญ่เกินไป จนแรงโน้มถ่วงฉีกมันออกจากกัน แต่ด้านต่าง ๆ ของวัตถุจะไม่ถูกฉีกอย่างสม่ำเสมอกัน เนื่องจากความห่างไกลที่แตกต่างกัน ซึ่งกระบวนการนี้เกิดขึ้นจากแรงไทดัล (Tidal Forces) จนในที่สุดก็พบข้อสรุปที่มีความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่ง

คือ เมื่อกลุ่มก๊าซเข้าใกล้หลุมดำ แรงโน้มถ่วงจะฉีกกลุ่มก๊าซออกจากกัน ทำให้เกิดเส้นใยในบริเวณที่อยู่รอบ ๆ หลุมดำทั้ง 2 หลุม และแรงเสียดทานก็เริ่มทำให้กลุ่มก๊าซร้อนขึ้น โดยบริเวณใกล้หลุมดำจะมีความหนาแน่นและร้อนเป็นพิเศษ ในขณะเดียวกันเมื่อหลุมดำโคจรรอบ ๆ กัน แรงที่สัมพันธ์กันอย่างซับซ้อนก็จะผลักก๊าซบางส่วนจากระบบออกมารอบ ๆ ทำให้เกิดแสงที่มีความผันผวนจนหอดูดาวสามารถสังเกตเห็นแสงได้

นับว่าเป็นปรากฏการณ์ที่เปิดเผยว่า หลุมดำสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมอย่างไร ทำให้เป็นอีกหนึ่งเบาะแสในการทำความเข้าใจจักรวาล ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์จะศึกษา เพื่อทำให้เข้าใจระบบหลุมดำคู่นี้ให้ดีขึ้น รวมถึงจะศึกษากาแล็กซีที่อยู่ของมันด้วย

การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy and Astrophysics ฉบับวันที่ 13 พฤศจิกายน 2024