หลุมดำยักษ์ของทางช้างเผือก อาจเป็นผลจากการควบรวม
กำเนิดของสิ่งที่เรียกชื่ออย่างฮึกเหิมว่า หลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งอาจมีมวลระดับหลายล้านจนถึงหลายพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ และอยู่ในใจกลางกาแลคซีขนาดใหญ่เกือบทุกแห่งนั้น เป็นหนึ่งในปริศนาใหญ่ในอวกาศ
ขณะนี้ นักวิจัยจากศูนย์เพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เนวาดา มหาวิทยาลัยเนวาดา ลาสเวกัส ได้พบหลักฐานที่บอกว่าหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางทางช้างเผือกของเราที่เรียกกันว่า คนยิงธนู เอ สตาร์(Sagittarius A*) นั้น น่าจะเป็นผลจากการควบรวมในอดีต การศึกษาซึ่งเผยแพร่ในวารสาร Nature Astronomy วันที่ 6 กันยายน มาจากการสำรวจล่าสุดจากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าสังเกตการณ์(EHT) ซึ่งจับภาพ Sgr A* ภาพแรกได้ในปี 2022
EHT เป็นความร่วมมือวิจัยในระดับทั่วโลก ซึ่งเชื่อมโยงข้อมูลจากหอสังเกตการณ์วิทยุที่มีอยู่ 8 แห่งทั่โลกเพื่อสร้างเป็นกล้องโทรทรรศน์เสมือนที่มีขนาดเท่าโลก Yihan Wang และ Bing Zhang นักดาราศาสตร์จาก UNLV ใช้ข้อมูลการสำรวจ Sgt A* จาก EHT เพื่อมองหาหลักฐานว่ามันอาจจะก่อตัวขึ้นได้อย่างไร คิดกันว่าหลุมดำมวลมหาศาลเจริญขึ้นผ่านการสะสมมวลสาร หรือจากการควบรวมของหลุมดำขนาดเล็กสองแห่ง
ภาพถ่ายภาพแรกของ Sagittarius A* หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีของเราโดย EHT ซึ่งเผยให้เห็นอัตราการหมุนรอบตัวที่สูงและมุมการหมุนที่เอียงจากระนาบ
ทีม UNLV ศึกษาแบบจำลองการเจริญแบบต่างๆ เพื่อเข้าใจการหมุนรอบตัวที่เร็วจนน่าประหลาดและการเอียงตัวของ Sgr A* เมื่อเทียบกับโมเมนตัมเชิงมุมของระนาบทางช้างเผือกเอง ทีมได้แสดงว่าคุณลักษณะที่ไม่ปกตินั้นอธิบายได้ดีที่สุด ด้วยเหตุการณ์การควบรวมครั้งใหญ่จาก Sgr A* กับหลุมดำมวลมหาศาลอีกแห่ง ซึ่งน่าจะมาจากกาแลคซีบริวารแห่งหนึ่ง
การค้นพบนี้เปิดเส้นทางสู่ความเข้าใจว่าหลุมดำมวลมหาศาลเจริญและพัฒนาอย่างไร Wang ซึ่งเป็นผู้เขียนนำการศึกษา และนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ UNLV กล่าว การหมุนรอบตัวที่เร็วไม่พ้องของ Sgr A* บ่งชี้ว่ามันอาจจะควบรวมกับหลุมดำอีกแห่ง ซึ่งส่งผลต่อความเร็วและทิศทางการหมุนรอบตัวของมันอย่างมาก
ด้วยการใช้แบบจำลองเสมือนจริง นักวิจัยได้จำลองผลกระทจากการควบรวมนี้ โดยใช้ลำดับเหตุการณ์ที่แตกต่างกันเพื่อจำลองคุณสมบัติการหมุนรอบตัวที่สำรวจพบของ Sgr A* ผลบ่งชี้ว่าการควบรวมด้วยอัตราส่วนมวล 4:1 โดยมีรูปแบบการโคจรที่เอียงมากๆ น่าจะสร้างคุณสมบัติการโคจรอย่างที่ EHT สำรวจพบ Zhang บอกว่า การควบรวมนี้น่าจะเกิดขึ้นเมื่อราว 9 พันล้านปีก่อน หลังจากที่ทางช้างเผือกควบรวมกับกาแลคซี ไกอาเอนเซลาดัส(Gaia-Enceladus)
ด้วยแรงบันดาลใจจากการควบรวมของทางช้างเผือก กับไกอาเอนเซลาดัส ซึ่งมีอัตราส่วนมวล 4:1 ตามที่ข้อมูลจากดาวเทียมไกอาตรวจสอบได้ เราพบว่าการควบรวมอัตราส่วนมวล 4:1 ของหลุมดำมวลมหาศาล โดยมีมุมเอียงโมเมนตัมเชิงมุมในระบบคู่ที่ 145 ถึง 180 องศา เมื่อเทียบกับแนวสายตา ก็สร้างคุณสมบัติของ Sgr A* ตามที่สำรวจพบ นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน
แบบจำลองเสมือนจริงบอกว่า การชนระหว่างทางช้างเผือกในสมัยวัยรุ่น กับไกอา-เอนเซลาดัส เมื่อนานมาแล้ว ได้เพิ่มมวลของทางช้างเผือกขึ้นอีก 4 เท่า การชนของกาแลคซีทั้งสอง ทำให้มีการควบรวมของหลุมดำมวลมหาศาลตามมา ทำให้หลุมดำยักษ์ Sgr A* ของทางช้างเผือก มีอัตราการหมุนรอบตัวและเอียงอย่างที่สำรวจพบ
ถ้าหลุมดำของทางช้างเผือกโตขึ้นผ่านการสะสมมวลสารอย่างเดียว ก็อาจจะอธิบายอัตราการหมุนของมันได้ แต่ไม่ใช่มุมเอียงแบบนี้ และถ้าไม่ได้ชนด้วยมุมขนาดนั้น ก็อธิบายอัตราการหมุนไม่ได้
เหตุการณ์นี้ไม่เพียงแต่ให้หลักฐานการควบรวมหลุมดำแบบเป็นลำดับขั้น(hierarchical) แต่ยังให้แง่มุมประวัติพลวัตทางช้างเผือกด้วย เมื่อกาแลคซีควบรวมกัน หลุมดำในใจกลางกาแลคซ๊ก็จะควบรวมไปด้วย ในขณะที่นี่ยังเป็นเพียงแค่ทฤษฎี แต่หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง ก็กำลังได้พบการควบรวมของหลุมดำเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากช่วงความถี่ที่จำกัด จึงพบเพียงแต่การควบรวมของหลุมดำมวลดวงดาวเท่านั้น การควบรวมของหลุมดำมวลมหาศาลจะสร้างคลื่นความโน้มถ่วงที่มีความถี่ต่ำกว่าอย่างมากซึ่งเกินจากขอบเขตของเครื่องตรวจจับอย่าง LIGO/Virgo/KAGRA
ภาพจากงานวิจัยล่าสุดแสดงว่าหลุมดำที่ควบรวมกัน จะสร้างหลุมดำที่มีมวลสูงขึ้นโดยมีการหมุนรอบตัวที่เอียงกับกาแลคซีต้นสังกัดได้อย่างไร
Sgr A* อยู่ในใจกลางทางช้างเผือกห่างจากโลกออกไปกว่า 27000 ปีแสง และนวัตกรรมอย่าง EHT ก็ให้ภาพโดยตรง ที่ช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้ทดสอบทฤษฎีที่ทำนายไว้ นักวิจัยบอกว่าการค้นพบจากการศึกษานี้มีนัยสำคัญต่อการสำรวจในอนาคตด้วยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในอวกาศในอนาคต อย่าง LISA(Laser Interferometer Space Antenna) ซึ่งมีแผนส่งในปี 2035 และคาดว่าจะตรวจจับการควบรวมของหลุมดำมวลมหาศาลคล้ายๆ กันนี้ทั่วเอกภพ
แหล่งข่าว phys.org – massive merger: study reveals evidence for origin of supermassive black hole at galaxy’s center
sciencealert.com – supermassive merger: Sgr A* formed by black hole collision 9 billion years ago
iflscience.com – an ancient merger put the Milky Way’s supermassive black hole in a spin
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
