มารยาทการกินของหลุมดำยักษ์

 

     หลุมดำมวลมหาศาลทั้งหมดในใจกลางกาแลคซี ดูเหมือนจะมีคาบเวลาที่พวกมันจะกลืนวัสดุสารจากที่หยิบฉวยได้ใกล้ๆ แต่พฤติกรรมการกินก็ไม่ได้เหมือนกันไปซะหมด เป็นข้อสรุปที่ได้จากงานวิจัยของนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษและดัตช์ จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุความไวสูงมากจากพื้นที่ที่ถูกศึกษาเป็นอย่างดีแห่งหนึ่งในเอกภพ การค้นพบเผยแพร่เป็นบทความ 2 ฉบับใน Astronomy & Astrophysics

     นักดาราศาสตร์ได้ศึกษากาแลคซีกัมมันต์(active galaxies) มานับตั้งแต่ทศวรรษ 1950 กาแลคซีกัมมันต์มีหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole) ในใจกลางซึ่งกำลังกลืนกินวัสดุสาร ในช่วงสถานะที่มีกิจกรรมสูง(active) เหล่านี้ วัตถุมักจะเปล่งคลื่นในช่วงวิทยุ, อินฟราเรด, อุลตราไวโอเลต และรังสีเอกซ์ที่รุนแรงอย่างมาก

     ในการศึกษาใหม่ทั้งสองงาน ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้มุ่งเป้าไปที่กาแลคซีกัมมันต์ทั้งหมดในพื้นที่ GOODS-North ในกลุ่มดาวหมีใหญ่(Ursa Major) ที่ถูกศึกษาเป็นอย่างดีในฐานะพื้นที่สำรวจของฮับเบิลห้วงลึก จนกระทั่งบัดนี้ พื้นที่นั้นก็ถูกศึกษาโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่รวบรวมแสงช่วงตาเห็น, อินฟราเรดและยูวี เป็นส่วนใหญ่ การสำรวจใหม่ได้เพิ่มข้อมูลจากเครือข่ายมาตรแทรกสอดกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ไว ซึ่งรวมถึงกล้อง e-MERLIN แห่งชาติสหราชอาณาจักร และ EVN(European VLBI Network)

     ต้องขอบคุณการศึกษาอย่างเป็นระบบเช่นนี้ ก็ปรากฏสามสิ่งที่ชัดเจนขึ้นมา ประการแรก ดูเหมือนว่านิวเคลียสของกาแลคซีหลากหลายชนิดจะมีกิจกรรมสูงในแบบที่แตกต่างกัน บางแห่งก็ตะกละอย่างสุดขั้ว กลืนกินมวลสารให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ส่วนบางแห่งก็ค่อยๆ ลำเลียงอาหารอย่างบรรจงเนิบช้า และอีกหลายแห่งที่แทบจะอดอาหาร ประการที่สอง บางครั้ง สถานะการสะสมมวลสาร(accretion) ก็เกิดขึ้นพร้อมเพรียงกันกับสถานะการก่อตัวดาว และบางครั้งก็ไม่เกิด อย่างไรก็ตามถ้ามีการก่อตัวดาวกำลังเกิดขึ้น ก็ยากที่จะตรวจจับกิจกรรมในนิวเคลียสได้ ซึ่งแปลว่ายังต้องมีการตรวจสอบเพื่อระบุบทบาทกลไกย้อนกลับ(feedback) ของหลุมดำในการหยุดการก่อตัวดาวนี้

     และประการที่สาม กระบวนการสะสมมวลสารของนิวเคลียสอาจจะสร้างไอพ่นคลื่นวิทยุหรือไม่ก็ได้ ไม่ว่าความเร็วที่หลุมดำกินอาหารจะเป็นอย่างไร Jack Redcliffe ผู้นำทีมซึ่งขณะนี้อยู่ที่มหาวิทยาลัยพริตอเรีย อาฟริกาใต้ บอกว่าการสำรวจยังแสดงว่ากล้องโทรทรรศน์วิทยุนั้นมีความเหมาะสมในการศึกษาพฤติกรรมการกิของหลุมดำในเอกภพอันไกลโพ้น นี่เป็นเรื่องดี เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุSKA(Square Kilometer Array) กำลังจะมา และพวกมันก็จะช่วยให้เราได้มองเข้าไปในเอกภพได้ลึกขึ้นด้วยรายละเอียดที่มากขึ้น

     Peter Barthel ผู้เขียนร่วม จากมหาวิทยาลัยกรอนิงเงน เนเธอร์แลนด์ส กล่าวเสริมว่า เรากำลังมีข้อบ่งชี้มากขึ้นเรื่อยๆ ว่ากาแลคซีทั้งหมดต่างก็มีหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางของพวกมัน แน่นอนว่า มันจะต้องเจริญขึ้นจนมีมวลแบบที่เห็นในปัจจุบัน แต่ดูเหมือนว่าขณะนี้เราได้เห็นกระบวนการเติบโตนี้ และกำลังเริ่มเข้าใจกระบวนการอย่างช้าๆ แต่หนักแน่น ต้อบขอบคุณการสำรวจของเรา Michael Garrett ผู้เขียนร่วม จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร กล่าวเสริมว่า ผลสรุปที่สวยงามเหล่านี้ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถอันเป็นอัตลักษณ์ของดาราศาสตร์วิทยุ กล้องโทรทรรศน์อย่าง VLA, e-MERLIN และ EVN กำลังเปลี่ยนมุมมองของเราเกี่ยวกับว่ากาแลคซีพัฒนาอย่างไรในเอกภพยุคต้น ไป

 

แหล่งข่าว phys.org : black holes like to eat, but have a variety of table manners
                sciencealert.com : astronomers are homing in on the colossal feeding processes of huge black holes    
               iflscience.com : supermassive black holes don’t all devour matter in the same way