ไม่มีหลุมดำในระบบ "ที่มีหลุมดำใกล้ที่สุด"

 

    ในปี 2020 ทีมที่นำโดยนักดาราศาสตร์จากหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ได้รายงานการค้นพบหลุมดำที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด ห่างออกไปเพียง 1000 ปีแสงในระบบดาว HR 6819 ในกลุ่มดาวกล้องโทรทรรศน์(Telescopium) แต่ผลสรุปจากการศึกษานี้ก็เป็นที่สงสัยสำหรับนักวิจัยคนอื่นๆ ซึ่งรวมถึงทีมนานาชาติที่ เคยู เลอแวง(KU Leuven) ในเบลเจียม ในรายงานที่เผยแพร่ล่าสุด ทั้งสองทีมได้ร่วมมือกันรายงานว่าในความเป็นจริงแล้ว ไม่มีหลุมดำใน HR 6819 แต่กลับเป็นระบบแวมไพร์ของดาวสองดวง ในวิวัฒนาการช่วงที่พบได้ยากและมีอายุสั้น

     การศึกษาระบบ HR 6819 ดั้งเดิมได้รับความสนใจจากทั้งสื่อและนักวิทยาศาสตร์ Thomas Rivinius นักดาราศาสตร์ ESO ที่ประจำที่ชิลี และผู้เขียนนำรายงานเดิม จึงไม่ประหลาดใจกับเสียงตอบรับจากประชาคมวิทยาศาสตร์ที่มีต่อการค้นพบหลุมดำ ไม่เพียงแค่เป็นเรื่องปกติแต่ผลสรุปก็น่าจะถูกตรวจสอบอยู่แล้ว เขากล่าว และผลสรุปที่เป็นหัวข้อข่าวยิ่งต้องโดนมากขึ้น

     Rivinius และเพื่อนร่วมงานแน่ใจว่าคำอธิบายที่ดีที่สุดสำหรับข้อมูลสเปคตรัมที่พวกเขามี ซึ่งได้จากกล้องโทรทรรศน์ MPG/ESO ขนาด 2.2 เมตร ก็คือ HR6819 เป็นระบบไตรวัตถุ(triple system) โดยมีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่โคจรรอบหลุมดำแห่งหนึ่งทุกๆ 40 วัน และดาวฤกษ์ดวงที่สอง ก็อยู่ในวงโคจรที่ไกลออกไปมาก แต่การศึกษาล่าสุดโดย Julia Bodensteiner ซึ่งเป็นนักศึกษาปริญญาเอกที่ เคยู เลอแวง เบลเจียม ได้เสนอคำอธิบายทางเลือกจากข้อมูลเดียวกันว่า HR 6819 น่าจะเป็นระบบที่มีดาวเพียงสองดวง ในวงโคจร 40 วัน และไม่มีหลุมดำอยู่เลย ลำดับเหตุการณ์ทางเลือกนี้น่าจะต้องใช้ดาวดวงใดดวงหนึ่ง “เปลือย” ออก ซึ่งหมายความว่า ในช่วงเวลาก่อนหน้านี้ มันได้สูญเสียมวลส่วนใหญ่ไปให้กับดาวอีกดวง

การแปลผลในงานวิจัย HR 6819 เริ่มต้น

      เรามาถึงข้อจำกัดกับข้อมูลที่มีอยู่ ดังนั้นเราจึงต้องหันไปหากลยุทธการสำรวจที่แตกต่างออกไป เพื่อตัดสินใจระหว่างลำดับเหตุการณ์สองอย่างที่เสนอโดยทีมสองทีม Abigail Frost นักวิจัยจากเคยู เลอแวง ซึ่งนำการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics

     เพื่อไขปริศนานี้ สองทีมจึงทำงานร่วมกันในการเก็บข้อมูล HR 8619 ใหม่ที่คมมากขึ้น โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) และมาตรแทรกสอด VLT(VLT Interferometer) VLTI เป็นหอสังเกตการณ์เพียงหนึ่งเดียวที่น่าจะให้ข้อมูลชี้เป็นชี้ตายที่เราต้องการเพื่อแยกแยะระหว่างคำอธิบายทั้งสอง Dietrich Baade ผู้เขียนจากทั้งรายงาน HR 8619 เดิมและการศึกษาใหม่ เนื่องจากไม่สมเหตุสมผลที่จะร้องหาเวลาการสำรวจวัตถุเดียวกันซ้ำสอง ทีมทั้งสองจึงร่วมมือ ซึ่งช่วยให้พวกเขาได้รวมทรัพยากรและความรู้เพื่อค้นหาธรรมชาติของระบบแห่งนี้

     ลำดับเหตุการณ์ที่เราได้เห็นนั้นค่อนข้างชัดเจน แตกต่างอย่างมากและแยกแยะได้ง่ายด้วยเครื่องมือนี้ Rivinius กล่าว เราเห็นพ้องกันว่ามีแหล่งแสง 2 แห่งในระบบนี้ ดังนั้นคำถามก็คือ พวกมันโคจรรอบกันและกันอย่างใกล้ชิดหรือไม่ ตามที่ลำดับเหตุการณ์ดาวเปลือยได้บอกไว้ หรืออยู่ห่างไกลกันตามที่ลำดับเหตุการณ์หลุมดำบอกไว้ เพื่อแยกแยะระหว่างทั้งสองแบบ นักดาราศาสตร์ใช้ทั้งเครื่องมือ GRAVITY บน VLTI และ Muse บน VLT

ภาพจากศิลปินแสดงว่าระบบ HR 6819 น่าจะมีสภาพอย่างไร โดยมีดาวที่รีแป้นดวงหนึ่งที่ล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซที่มันได้ดึงออกจากดาวเพื่อนบ้าน(พื้นหลัง) ซึ่งขณะนี้ปราศจากชั้นบรรยากาศ

     MUSE ยืนยันว่าไม่พบวัตถุข้างเคียงสว่างในวงโคจรที่กว้าง ในขณะที่ความละเอียดที่สูงของ GRAVITY สามารถเปิดให้เห็นแหล่งสว่าง 2 แห่งที่แยกห่างจากกันเพียงหนึ่งในสามระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ Frost กล่าว ข้อมูลเหล่านี้กลายเป็นชิ้นส่วนสุดท้ายของปริศนานี้ และช่วยให้เราได้สรุปว่า HR 6819 เป็นระบบดาวคู่ที่ไม่มีหลุมดำ

      การแปลผลที่ดีที่สุดโดยรวมก็คือ เราได้พบระบบดาวคู่ในชั่วขณะไม่นานหลังจากที่ดาวดวงหนึ่งในนั้น ได้ดึงชั้นบรรยากาศของดาวข้างเคียงของมันเรียบร้อย ออกมาเป็น “กระโปรง” ก๊าซที่ดาวสว่าง เรียบร้อย นี่เป็นปรากฏการณ์ประหลาดแบบปกติในระบบคู่ประชิด บางครั้งก็ถูกเรียกว่า ระบบดาวแวมไพร์(stellar vampirism) ในสื่อ Bodensteiner อธิบาย ในขณะที่ดาวผู้บริจาคถูกเปลือยวัสดุสารบางส่วนของมันออกไป ดาวผู้รับสีฟ้าสว่างก็เริ่มหมุนรอบตัวเร็วมากขึ้น

     การจับสถานะหลังเกิดปฏิสัมพันธ์ เป็นเรื่องที่ยากมากๆ เมื่อมันเกิดเป็นเวลาสั้นมากๆ Frost กล่าวเสริม นี่ทำให้การค้นพบของเราใน HR 6819 มีความน่าตื่นเต้นมาก เมื่อมันเป็นตัวแทนที่ดีเยี่ยมในการศึกษาว่าการเกิดแวมไพร์ส่งผลต่อวิวัฒนาการดาวมวลสูงอย่างไร และการก่อตัวปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องซึ่งรวมถึง คลื่นความโน้มถ่วง(gravitational waves) และการระเบิดซุปเปอร์โนวา

ภาพมุมกว้างแสดงท้องฟ้าที่ HR6819 อยู่

     ทีมร่วมทั้งสองวางแผนจะจับตาดู HR 6819 อย่างใกล้ชิดมากขึ้นด้วยเครื่องมือ GRAVITY นักวิจัยจะทำการศึกษาร่วมกับระบบนี้ เพื่อให้เข้าใจวิวัฒนาการของมัน, ระบุคุณนมบัติ และใช้ความรู้เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับระบบคู่แห่งอื่นให้มากขึ้น

     และสำหรับการสำรวจหาหลุมดำ ทีมยังคงอยากทำ หลุมดำมวลดวงดาว(stellar-mass black hole) ยังคงเหมือนผีจากธรรมชาติของมัน Rivinius กล่าว แต่จากการประเมินบอกว่าจะมีหลุมดำแบบนี้หลายสิบจนถึงหลายร้อยล้านแห่งในทางช้างเผือก Baade กล่าวเสริม ก็เป็นเพียงเรื่องของเวลาเท่านั้นจนกว่านักดาราศาสตร์จะได้พบพวกมัน

แหล่งข่าว eso.org : “closest black hole” system found to contain no black hole
                phys.org : “closest black hole” system found to contain no black hole
                skyandtelescope.com : “closest black hole” doesn’t exist, after all