วัตถุ ‘ล่องหน’ ที่เพิ่งค้นพบอยู่ห่างจากบ้านเพียง 1,000 ปีแสง
ดาวคู่ในระบบที่เรียกว่า HR 6819 นั้นอยู่ใกล้เรามากจนในคืนที่อากาศแจ่มใสในซีกโลกใต้ บุคคลอาจมองเห็นได้โดยไม่ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ แต่สิ่งที่นักดูดาวมองไม่เห็นก็คือหลุมดำที่ซ่อนตัวอยู่ที่นั่นในกลุ่มดาวเทเลสโคเปียม ห่างออกไปเพียง 1,000 ปีแสง เป็นหลุมดำที่อยู่ใกล้โลกที่สุดที่เคยค้นพบ และสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหาหลุมดำที่หายไปของทางช้างเผือกที่เหลือได้
Dietrich Baade นักดาราศาสตร์กิตติคุณจาก European Southern Observatory (ESO) ในเยอรมนี และผู้เขียนร่วมของการศึกษาเรื่องAstronomy & Astrophysicsกล่าวว่า ทีมวิจัยไม่เคยออกเดินทางเพื่อค้นหาหลุมดำ พวกเขาคิดว่าระบบ HR 6819 เป็นเลขฐานสองอย่างง่าย ประกอบด้วยดาวฤกษ์สองดวงที่โคจรรอบกันและกัน แต่การสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.2 เมตร MPG/ESO ที่หอสังเกตการณ์ลาซิลลาของ ESO ในชิลีเผยให้เห็นบางสิ่งที่แปลกกว่านั้น นั่นคือดาวดวงหนึ่งโคจรรอบวัตถุที่ไม่รู้จักทุกๆ 40 วัน ในขณะที่ดาวดวงที่สองโคจรรอบดาวคู่ในดวงนี้
การวิเคราะห์ใหม่ของนักดาราศาสตร์ นำโดยโธมัส ริวินิอุส นักวิทยาศาสตร์ของ ESO แสดงให้เห็นว่าวัตถุที่มองไม่เห็นนั้นมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราสี่เท่า วัตถุขนาดใหญ่แต่มองไม่เห็นต้องเป็นหลุมดำ
Sera Markoff นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าวว่า “นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นและสำคัญมาก และหวังว่าจะเป็นผลลัพธ์แรกในหลาย ๆ อย่างที่ผู้คนเริ่มมองหาระบบเพิ่มเติม “หากการวัดที่แม่นยำ” Markoff กล่าวเสริม จำนวนมวลที่หายไปสำหรับวัตถุที่มองไม่เห็นนี้”ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันคือหลุมดำ”
หลุมดำที่หายไปมากมาย
หลุมดำส่วนใหญ่ไม่ใช่สีดำอย่างแท้จริง ส่วนใหญ่เช่นเดียวกับที่ตรวจพบในกาแลคซีของเรา ปล่อยรังสีเอกซ์ที่ทำให้พวกเขามีอยู่ “ถ้าสสารตกลงไปในหลุมดำ มันก็จะร้อนขึ้นอย่างมหาศาล และเมื่อสสารนั้นร้อนมาก มันจะแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นสั้นมาก ในรูปรังสีเอกซ์” Baade กล่าว
ในทางตรงกันข้าม หลุมดำที่เพิ่งค้นพบนั้นไม่ได้รวบรวมมวลจากดาวข้างเคียง ตัวอย่างน้อยมากของ หลุมดำ “ไม่มีปฏิสัมพันธ์” ประเภทนี้เป็นที่รู้จักในทางช้างเผือก แต่การค้นพบนี้อาจทำให้นักดาราศาสตร์เปิดเผยจำนวนประชากรจักรวาลที่ซ่อนอยู่ นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าในกาแลคซีของเราเพียงแห่งเดียวควรมีหลุมดำมวลดาว 100 ล้านถึง 1 พันล้านดวง (หมายถึงหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวยุบตัวลงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของพวกมันเอง) แต่จนถึงตอนนี้ พวกเขาตรวจพบเพียงประมาณสองโหลเท่านั้น “นั่นเป็นหนึ่งในความคลาดเคลื่อนทางดาราศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุด” Baade กล่าว “ระบบที่เราพบสามารถเติมเต็มช่องว่างได้หรือไม่ เราไม่รู้ มันยังเร็วเกินไปที่จะพูด แต่มันก็เป็นก้าวสำคัญที่จะก้าวไปข้างหน้า”
นักดาราศาสตร์ Todd Thompson จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ กล่าวเสริมว่า: “ข้อมูลส่วนใหญ่ที่เรามีเกี่ยวกับหลุมดำมาจากระบบเลขฐานสองที่มีปฏิสัมพันธ์… มีความพยายามในชุมชนที่จะค้นพบประชากรที่ไม่ใช่ -การโต้ตอบกับระบบดาวคู่ของหลุมดำและดาวฤกษ์ที่ต้องมีอยู่ในทางช้างเผือกซึ่งมีศักยภาพในการปรับเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับประชากรหลุมดำ และทำให้เราเข้าใจว่าดาวมวลมากตายอย่างไร”
การทำความเข้าใจระบบเหล่านี้อาจส่งผลต่อการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วง ระลอกคลื่นในโครงสร้างของกาลอวกาศที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายไว้ และในที่สุดก็ตรวจพบได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์คิดว่าเหตุการณ์หนึ่งที่สามารถสร้างคลื่นความโน้มถ่วงได้คือการรวมตัวกันของหลุมดำสองแห่งที่โคจรรอบกันและกัน และกระบวนการนี้สามารถเร่งความเร็วได้หากหลุมดำอยู่ในระบบสามดวงที่มีวัตถุอื่น
“ระบบดังกล่าวไม่เป็นที่รู้จักในบริเวณใกล้เคียง” Baade กล่าว และในขณะที่ HR 6819 ไม่คาดว่าจะพัฒนาหลุมดำที่สอง ระบบนี้ “มีโครงสร้างที่ใกล้เคียงที่สุดกับสิ่งที่บางคนสงสัยว่าเป็นต้นกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วงบางส่วน”
แปลกเกินไปที่จะเป็นจริง?
นักดาราศาสตร์บางคน เช่น Hugues Sana จาก KU Leuven ในเบลเยียม รู้สึกตื่นเต้นกับการค้นพบนี้ แต่รอดูวิธีการวิจัยฉบับสมบูรณ์ เมื่อเดือนพฤศจิกายนที่ผ่านมา รายงานในNatureได้อธิบายระบบที่เรียกว่า LB-1 ที่มีดาวฤกษ์และหลุมดำ “สัตว์ประหลาด“ ที่ซ่อนอยู่ 70 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ขนาดนั้นใหญ่กว่าหลุมดำที่เคยพบมาก และใหญ่กว่าที่นักทฤษฎีคิดไว้มาก อย่างไรก็ตาม นักวิจัยหลายทีม รวมทั้ง Sana และเพื่อนร่วมงานของเขา ได้ชี้ให้เห็นข้อบกพร่องในการวิเคราะห์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
Sana กล่าว การประมาณมวลของหลุมดำที่ซ่อนอยู่อาศัยการปรับเทียบมวลสำหรับดาวฤกษ์ประเภท B มาตรฐาน แต่การวิจัยเพิ่มเติมพบว่าดาวประเภท B อาจเป็นดาวที่ปล้นสะดม หรือดาวฤกษ์ที่สูญเสียมวลไป เนื่องจากการถ่ายโอนจำนวนมากในระบบเลขฐานสอง “และนั่นทำให้มันเป็นเรื่องปกติ ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นความหายนะของคดี LB1 และทำให้ฉันสงสัยว่าปัญหาเดียวกันนี้อาจส่งผลต่อผลลัพธ์ของผู้เขียนใน HR6819 หรือไม่” Sana กล่าว
อย่างไรก็ตาม Baade กล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงาน “ได้ทำการวิเคราะห์อย่างรอบคอบแล้ว และการวิเคราะห์นี้ไม่ได้แนะนำว่ามีอะไรพิเศษเกี่ยวกับดาวข้างเคียง” ในความเป็นจริง ทีม ESO คิดว่า HR 6819 สามารถช่วยเปิดเผยลักษณะที่แท้จริงของ LB-1 ซึ่งอาจเป็นระบบสามระบบได้เช่นกัน Marianne Heida ผู้เขียนร่วมซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานดุษฎีบัณฑิตของ ESO กล่าวในแถลงการณ์
Heida กล่าวว่า “LB-1 อยู่ห่างจากโลกเพียงเล็กน้อย แต่ยังค่อนข้างใกล้เคียงในแง่ดาราศาสตร์ นั่นหมายความว่าอาจมีระบบเหล่านี้อยู่อีกมากมาย “ด้วยการค้นหาและศึกษาพวกมัน เราสามารถเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวหายากเหล่านั้น ซึ่งเริ่มต้นชีวิตด้วยมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณแปดเท่า และจบลงด้วยการระเบิดซุปเปอร์โนวาที่ทิ้งหลุมดำไว้”
