ความเป็นมาที่ประหลาดของดาวข้างเคียงหลุมดำ Gaia BH2, 3
การศึกษาแสงจากดาวฤกษ์บอกเราถึงอุณหภูมิ, องค์ประกอบ, อายุ และสถานะวิวัฒนาการของพวกมัน นักดาราศาสตร์จากสถาบันเพื่อดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยฮาวายได้พบอดีตอันปั่นป่วนของดาวยักษ์แดงที่ห่างไกลดวงหนึ่ง โดยการฟังเสียงของมัน
ความสว่างที่แปรผันไปเล็กน้อยบอกว่าครั้งหนึ่งมันอาจจะเคยชนและควบรวมกับดาวอีกดวง ซึ่งทำให้มันหมุนรอบตัวอย่างรวดเร็ว ขณะนี้ มันโคจรรอบหลุมดำเงียบกริบแห่งหนึ่งในระบบ Gaia BH2 ด้วยการใช้ข้อมูลจากดาวเทียม TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) ของนาซา นักดาราศาสตร์ได้พบ “ดาวไหวสะเทือน”(starquakes) แผ่วๆ ผ่านดาวฤกษ์ข้างเคียงของ Gaia BH2 ระบบที่มีหลุมดำที่ถูกจำแนกได้เป็นครั้งแรกโดยปฏิบัติการไกอา(Gaia) ของอีซาในปี 2023
Gaia BH2( (UCAC4 154-126202) ที่กลางภาพ เป็นระบบคู่ที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์ดวงหนึ่งกับหลุมดำมวลดวงดาว(stellar mass black hole) ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดง ดาวข้างเคียงของ Gaia BH2
ก็เหมือนกับคลื่นแผ่นดินไหวที่เผยให้เห็นชั้นภายในโลก การสั่นของดาวเหล่านั้นก็ให้แง่มุมที่หาได้ยากแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับใต้พื้นผิวดาวฤกษ์ ช่วยให้ได้ตรวจสอบคุณสมบัติแกนกลางด้วยความแม่นยำที่สูงมาก การค้นพบของทีมเผยแพร่ใน Astronomical Journal
ก็เหมือนกับนักวิทยาศาสตร์คลื่นไหวสะเทือน(seismologist) ที่ใช้แผ่นดินไหวเพื่อศึกษาสภาพภายในโลก เราเองก็ใช้การสั่นของดาว(asteroseismology) ซึ่งทำให้ความสว่างของดาวกระพริบไปเล็กน้อย เพื่อเข้าใจสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ที่ห่างไกล Daniel Hey ผู้เขียนนำการศึกษา กล่าว การสั่นเหล่านี้บอกเราถึงสิ่งที่คาดไม่ถึงเกี่ยวกับความเป็นมาของดาวดวงนี้
เรื่องน่าประหลาดใจประการใหญ่ที่สุดมาจากองค์ประกอบของดาวดวงนี้ มันถูกเรียกว่า “อุดมด้วยอัลฟา”(alpha-rich) ซึ่งหมายความว่ามันเต็มไปด้วยธาตุหนักที่โดยปกติจะพบในดาวที่มีอายุเก่าแก่เมื่อเอกภพยังมีอายุน้อย จากองค์ประกอบเคมีเพียงอย่างเดียวมันน่าจะมีอายุมากถึง 1 หมื่นล้านปี อย่างไรก็ตาม เมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษาการไหวของมัน ก็พบว่าแท้ที่จริงแล้ว มันมีอายุเพียง 5 พันล้านปีเท่านั้น อายุน้อยเกินกว่าจะก่อตัวกลุ่มธาตุดังกล่าวได้
การตรวจสอบคลื่นไหวสะเทือนบนดาวฤกษ์อื่น(asteroseimology) ช่วยเผยให้เห็นสภาพภายในดาวฤกษ์ ไม่ต่างจากที่ คลื่นไหวสะเทือนบนโลกช่วยตรวจสอบสภาพภายในโลกได้
ดาวอายุน้อยที่อุดมด้วยอัลฟานั้นพบได้ค่อนข้างยากและน่าสนใจ Hey อธิบาย จากสภาพอายุน้อยและองค์ประกอบที่โบราณ บอกว่าดาวดวงนี้ไม่ได้พัฒนาโดยลำพัง มันน่าจะได้มวลเพิ่มเติมจากดาวข้างเคียง อาจจะผ่านการควบรวม หรือโดยการกลืนวัสดุสารเมื่อหลุมดำก่อตัวขึ้นมา ปริศนายิ่งดำดิ่งมากขึ้นจากการสำรวจระยะยาวด้วยกล้องภาคพื้นดินที่แสดงว่าดาวหมุนรอบตัวหนึ่งครั้งในทุกๆ 398 วัน เร็วกว่าที่คาดไว้สำหรับยักษ์แดงอายุขนาดนี้ที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว
ดาวจะหมุนช้าลงเมื่อพวกมันอายุมากขึ้น และสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมไป ถ้าการหมุนรอบตัวนี้เป็นค่าจริง มันก็ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยอัตราการหมุนรอบตัวเมื่อเกิดของดาวแต่เพียงลำพัง Joel Ong ผู้เขียนร่วม นักวิจัยฮับเบิล กล่าว ดาวจะต้องหมุนรอบตัวเร็วขึ้นผ่านปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงกับดาวข้างเคียง ซึ่งจะยิ่งสนับสนุนแนวคิดที่ว่าระบบนี้มีประวัติความเป็นมาที่ซับซ้อน
ตำแหน่งของ Gaia ฺBH1, BH2 และ BH3
ทีมยังได้ตรวจสอบ Gaia BH3 ซึ่งเป็นระบบหลุมดำอีกแห่งที่มีดาวข้างเคียงที่ไม่ปกติยิ่งกว่าไปอีก แม้ว่วาแบบจำลองจะทำนายว่าดาวดวงนี้ควรจะแสดงการสั่นอย่างชัดเจน แต่ก็ตรวจไม่พบ ซึ่งบอกใบ้ว่าอาจจะต้องมีการปรับปรุงทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับดาวขาดแคลนโลหะสุดขั้ว
ทั้ง Gaia BH2 และ BH3 เป็นระบบหลุมดำจำศีล(dormant black hole system) ซึ่งหมายความว่าพวกมันไม่ได้รับวัสดุสารจากดาวข้างเคียง และจึงไม่ได้เปล่งรังสีเอกซ์ออกมา การค้นพบพวกมันผ่านการตรวจสอบการเคลื่อนที่ของดาวอย่างแม่นยำมากโดยไกอา ดาวข้างเคียงจะส่ายไปเล็กน้อยเมื่อมันโคจรรอบหลุมดำที่มองไม่เห็น เปิดโปงการมีอยู่ของหลุมดำ
การตรวจสอบการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์รอบวัตถุที่มองไม่เห็น ช่วยให้ไกอาระบุหลุมดำในระบบคู่ได้
การสำรวจ Gaia BH2 ด้วย TESS ในอนาคต ซึ่งจะให้ชุดข้อมูลระยะยาวกว่า จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบการสั่นของดาวได้ดีขึ้น และอาจจะยืนยันได้ว่ามันก่อตัวผ่านการควบรวมในอดีตจริงหรือไม่ ซึ่งช่วยเผยให้เห็นว่าคู่หลุมดำที่เงียบงันเหล่านี้เป็นมาอย่างไร ซึ่งอาจให้หลักฐานการชนของดาว และปรับแต่งความเข้าใจเกี่ยวกับหลุมดำในกาแลคซีของเรา
แหล่งข่าว phys.org : starquakes reveal red giant’s turbulent history and rapid spin in black hole system
sciencealert.com : astronomers found a star that makes no sense
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
