หลุมดำยักษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นอันดับสอง

 

Leo I กาแลคซีเพื่อนบ้านที่สลัวมากของทางช้างเผือก ปรากฏเป็นปื้นลางๆ ทางขวาของดาวฤกษ์สว่าง เรกูลัส

     นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สองคนจากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ได้เสนอวิธีเพื่อสำรวจสิ่งที่อาจเป็นหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole) ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นอันดับสอง คือหลุมดำที่มีมวลราว 3 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ในกาแลคซีแคระ สิงห์โต 1(Leo I)

     Leo I เป็นกาแลคซีในละแวกเพื่อนบ้านของทางช้างเผือก มันเป็นกาแลคซีแคระ(dwarf spheroidal) ซึ่งอยู่ห่างออกไปไม่ถึง 1 ล้านปีแสง ตัวกาแลคซีเองนั้นสำรวจได้ยากเนื่องจากความใกล้กับดาวฤกษ์สว่าง เรกูลัส(Regulus) หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งเรียกว่า Leo I* ถูกเสนอเป็นครั้งแรกโดยทีมนักดาราศาสตร์อีกทีมในช่วงปลายปี 2021 ทีมสังเกตเห็นดาวที่มีความเร็วสูงขึ้นเมื่อพวกมันเข้าใกล้ใจกลางกาแลคซี(ซึ่งเป็นหลักฐานของหลุมดำ) แต่เป็นไปไมได้ที่จะถ่ายภาพการเปล่งรังสีจากหลุมดำโดยตรง ขณะนี้ Fabio Pacucci และ Avi Loeb จาก CfA ได้เสนอหนทางใหม่ในการตรวจสอบยืนยันการมีอยู่ของหลุมดำ งานวิจัยเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters

     หลุมดำเป็นวัตถุที่แทบจะไร้ร่องรอย และบางครั้งพวกมันก็ชอบเล่นซ่อนหากับเรา Pacucci ผู้เขียนนำ กล่าว แสงไม่สามารถหนีออกจากขอบฟ้าสังเกตการณ์(event horizon) ของหลุมดำได้ แต่สภาพแวดล้อมรอบๆ หลุมดำก็อาจสว่างจ้ามาก ถ้ามีวัสดุสารตกลงสู่หลุมแรงโน้มถ่วงเหล่านั้นมากพอ แต่ถ้าหลุมดำไม่ได้สะสมมวล มันก็ไม่เปล่งแสงใดๆ และเป็นไปไม่ได้ที่จะค้นหาด้วยกล้องโทรทรรศน์

       นี่เป็นความท้าทายที่เกิดกับ Leo I เมื่อกาแลคซีแคระแห่งนี้ขาดแคลนก๊าซอย่างมากที่จะป้อนลงสู่หลุมดำ แล้วเราหมดหวังที่จะสำรวจมันแล้วหรือ บางทีอาจจะไม่ ในการศึกษาของเรา เราเสนอว่ามวลจำนวนเล็กน้อยที่ดาวฤกษ์สูญเสียออกมาและวิ่งวนไปรอบหลุมดำนี้ น่าจะให้อัตราการสะสมมวลที่พอที่จะใช้สำรวจหลุมดำได้ Pacucci อธิบาย ดาวอายุมากจะมีขนาดใหญ่มากและมีสีแดง เราเรียกพวกมันว่า ดาวยักษ์แดง ดาวยักษ์แดงปกติจะมีลมดวงดาวที่รุนแรงซึ่งจะนำมวลสารส่วนหนึ่งออกสู่สิ่งแวดล้อม อวกาศรอบๆ Leo I* ดูจะมีดาวเก่าแก่เหล่านี้มากพอที่จะสำรวจได้

Leo I 

      การสำรวจ Leo I* น่าจะเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ Avi Loeb ผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ กล่าว มันอาจจะเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ใกล้ที่สุดเป็นอันดับที่สองรองจากหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีของเรา โดยมีมวลใกล้เคียงกันมากแต่กาแลคซีต้นสังกัดกลับมีมวลน้อยกว่าทางช้างเผือกของเราประมาณ 1 พันเท่า ความจริงนี้ท้าทายทุกๆ สิ่งที่เรารู้ว่ากาแลคซีและหลุมดำในใจกลางของพวกมันมีวิวัฒนาการร่วมอย่างไร เด็กที่ตัวโตขนาดนั้นไปถือกำเนิดจากพ่อแม่ที่เพรียวบางได้อย่างไร

      การศึกษาตลอดหลายทศวรรษได้แสดงว่ากาแลคซีขนาดใหญ่เกือบทุกแห่งจะมีหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลาง และมวลของหลุมดำก็จะเป็นสัดส่วนประมาณ 0.1% ของมวลรวมของส่วนป่องดาวรอบๆ มัน Loeb อธิบายว่า ในกรณีของ Leo I เราคาดว่าจะพบหลุมดำขนาดเล็กกว่านี้มาก แต่ดูเหมือนว่า Leo I มีหลุมดำขนาดหลายล้านเท่าดวงอาทิตย์ ใกล้เคียงกับหลุมดำในใจกลางทางช้างเผือก นี่เป็นเรื่องที่สร้างความตื่นเต้นเนื่องจากวิทยาศาสตร์มักจะก้าวหน้าไปมากที่สุดเมื่อมีสิ่งที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น

     แล้ว เราอาจจะได้เห็นภาพหลุมดำแห่งนี้เมื่อไหร่ Pacucci กล่าวว่า คงไม่ถึงขั้นนั้น ทีมได้เวลาการสำรวจจากกล้องจันทราและกล้องโทรทรรศน์วิทยุเครือข่ายใหญ่มาก(VLA) ในนิวเมกซิโก และกำลังวิเคราะห์ข้อมูลใหม่นี้ Pacucci กล่าวว่า Leo I* กำลังเล่นซ่อนหาอยู่ แต่มันก็เปล่งรังสีออกมามากเกินกว่าจะหลบซ่อนไปได้นานนัก

แหล่งข่าว sciencedaily.com : astrophysicists hunt for second-closest supermassive black hole
                universetoday.com : the second-closest supermassive black hole might be in a nearby dwarf galaxy