โรงงานสร้างดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบหลุมดำมวลมหาศาล
หลุมดำมวลมหาศาลเป็นหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบในเอกภพ พบได้ในใจกลางกาแลคซีขนาดใหญ่เกือบทุกแห่ง บางครั้งก็พูดถึงพวกมันว่าเป็นปีศาจ เนื่องจากพวกมันกลืนก๊าซและฝุ่นที่อยู่รอบๆ อย่างกระตือรือร้น และยังทำลายทุกสิ่งที่ผ่านเข้ามาใกล้เกินไป แต่ชื่อเสีย(ง) นี้อาจจะต้องพิจารณาใหม่เมื่อรายงานใหม่ที่เผยแพร่บน arXiv บอกว่าพวกมันอาจจะเป็นที่เกิดของดาวเคราะห์นับล้านๆ ดวงด้วย
การก่อตัวดาวเคราะห์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเกิดขึ้นในดิสก์ก๊าซและฝุ่นที่หมุนรอบตัวไปรอบๆ ดาวฤกษ์อายุน้อยซึ่งเรียกว่า ดิสก์สะสมมวลสาร(accretion disk)
ดิสก์ลักษณะในเวอร์ชั่นที่ใหญ่โตกว่าก็พบปรากฏอยู่รอบหลุมดำมวลมหาศาลที่นิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galaxies หรือ active galactic nuclei; AGNs) โดยดิสก์ป้อนวัสดุสารให้หลุมดำอย่างขะมักเขม้น วัสดุสารบางส่วนก็ถูกดึงเข้าสู่ขั้วหลุมดำซึ่งถูกยิงออกมาเป็นไอพ่นพลังงานสูง ในขณะที่ดิสก์ซึ่งมีมวลระดับหลายล้านถึงหลายพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ จะมีแรงเสียดทานภายในที่รุนแรงจนเปล่งสว่างกลบกาแลคซีต้นสังกัด
ไอพ่นที่ยิงออกจากนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galactic nuclei) หรือหลุมดำมวลมหาศาลที่มีกิจกรรมสูง อาจมีขนาดกว้างเพียงไม่กี่ชั่วโมงแสง แต่พาดยาวหลายพันปีแสงในอวกาศ ลมเกรี้ยวกราดจากหลุมดำสร้างช่องว่างในก๊าซ ภาพปก ดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นในวงแหวนฝุ่นรอบหลุมดำยักษ์
แม้ภายในดิสก์สะสมมวลสารรอบ AGNs จะมีความปั่นป่วนอย่างมาก แต่ที่ขอบนอกของดิสก์รอบหลุมดำเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่า ทอรัส(torus) มีอุณหภูมิและสภาวะที่คล้ายกับที่พบในดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ นี่อาจจะช่วยให้ฝุ่นอยู่รอดได้นานพอที่จะเกาะกลุ่มเข้าด้วยกันและสุดท้ายก็ก่อตัวดาวเคราะห์ได้
นี่อาจจะช่วยให้ฝุ่นอยู่รอดได้นานพอที่จะเกาะกลุ่มเข้าด้วยกันและสุดท้ายก็ก่อตัวดาวเคราะห์ได้ เพื่อดูว่าจะเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่ Barry McKernan จากมหาวิทยาลัยซิตี้แห่งนิวยอร์ค และเพื่อนร่วมงานพยายามค้นหาคำตอบ ทีมป้อนข้อมูลอุณหภูมิและก๊าซในวงแหวนส่วนนอกให้กับแบบจำลองคอมพิวเตอร์จำลองดิสก์รอบหลุมดำที่เป็นแม่เหล็ก และคำนวณค่าต่างๆ สำหรับการก่อตัวดาวเคราะห์ ซึ่งรวมถึงว่าฝุ่นเกาะกลุ่มกันได้เร็วแค่ไหน และขนาดสุดท้ายของดาวเคราะห์
พวกเขายังพิจารณาว่ามีฝุ่นและก๊าซที่พิภพที่ก่อตัวขึ้นใหม่เหล่านั้นจะสามารถกลืนกินตลอดหลายล้านปีอีกมากน้อยแค่ไหน เพื่อประเมินว่าสุดท้ายแล้ว พิภพเหล่านั้นจะมีขนาดใหญ่ได้แค่ไหน จากแบบจำลองและการคำนวณ ดาวเคราะห์สามารถก่อตัวขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วรอบหลุมดำมวลมหาศาล ไม่เพียงแค่นั้นแต่เป็นจำนวนมากมาย ตามที่นักวิจัยเขียนไว้ในรายงานว่า แบบจำลองบอกว่าวงแหวนฝุ่นของ AGN จะมีประชากรดาวเคราะห์กลุ่มใหญ่ที่สุดในเอกภพ
Bhupendra Mishra สมาชิกทีมและนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ กล่าวว่า เราพบว่าน่าจะมีดาวเคราะห์มวลพอๆ กับดาวพฤหัสฯ หลายล้านดวงก่อตัวขึ้นในที่ระยะทางหลายร้อยปีแสงจากหลุมดำมวลมหาศาลที่เป็น AGNs ด้วย
การค้นพบนี้ยังแสดงว่าพวกมันเจริญเติบโตได้เร็วกว่าดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ปกติอย่างมาก แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงและวัสดุสารที่หนาแน่นในสภาพแวดล้อมของ AGN อาจจะช่วยให้ดาวเคราะห์อายุน้อยเก็บมวลเพิ่มได้อย่างรวดเร็ว จนโตใหญ่กว่าโลกและสุดท้ายก็มีขนาดเกินดาวพฤหัสฯ ได้
พิภพใหม่ลักษณะนี้บางส่วนสุดท้ายแล้วอาจจะเก็บก๊าซจำนวนมากจนพวกมันกลายเป็นดาวฤกษ์ใหม่ ตามที่ผู้เขียนเขียนไว้ว่า การสะสมมวลอย่างเกรี้ยวกราดเกิดขึ้นได้ ชักนำให้วัตถุมีมวลระดับดาวฤกษ์ สร้างช่องทางการสะสมแกนกลาง(core accretion) สำหรับก่อตัวดาวฤกษ์
ภาพจากศิลปินแสดง กายวิภาคศาสตร์ของหลุมดำมวลมหาศาลและ AGN ที่ใจกลาง NGC 4151 credit: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
รายงานยังได้ทำนายการก่อตัวของวัตถุมวลสูงที่น่าพิศวงที่ประกอบด้วยฝุ่นเกือบทั้งหมด ไม่เหมือนกับสิ่งใดๆ ที่รู้จักในระบบดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ปกติ งานวิจัยนี้ป้อนความคิดสร้างสรรค์ให้กับนักดาราศาสตร์ แม้ว่าแนวคิดเหล่านี้ยังต้องการหลักฐานการสำรวจเพื่อสนับสนุนแนวคิดต่อไป
Mishra กล่าวเสริมว่าเนื่องจากดิสก์รอบหลุมดำมวลมหาศาลที่เป็น AGN จะมีก๊าซมากกว่าดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์ที่พบรอบดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ในช่วงทารก ศักยภาพในการก่อตัวดาวเคราะห์จึงขยายจากพิภพเพียงไม่กี่แห่งรอบดาว ไปเป็นนับล้านแห่งรอบหลุมดำมวลมหาศาล เขาอธิบายว่ากลไกการก่อตัวดาวเคราะห์รอบหลุมดำยักษ์น่าจะเป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่า streaming instability ซึ่งทำให้ฝุ่นสายใหญ่จำนวนมากก่อตัวขึ้นได้ ซึ่งก็จะเป็นที่เกิดของดาวเคราะห์จำนวนมาก นำไปสู่ดาวเคราะห์นับล้านดวงที่ชายขอบดิสก์รอบ AGN
อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์ลักษณะนั้นก็อาจจะบินออกจากรังได้ค่อนข้างเร็ว การประเมินของทีมยืนยันว่าจะมีดาวเคราะห์ที่เสถียรอยู่ แต่ในขณะที่ดาวเคราะห์พวกนี้อยู่รอดได้แต่ก็น่าจะขยับหนีออกจากหลุมดำยักษ์และขอบของ AGN เราอึ้งไปเลยเมื่อเราไม่เคยพบในบริบทดิสก์ AGN มาก่อนก่อนใช้แบบจำลอง streaming instability Mishra กล่าว ที่ชายขอบดิสก์ AGN เป็นพื้นที่ที่เรายังไม่เข้าใจดีนักซึ่งหมายความว่าการค้นพบของทีมอาจจะช่วยพัฒนาภาพที่ชัดเจนมากขึ้นของใจกลางกาแลคซีกัมมันต์ได้
แน่นอนว่านี่ยังเป็นเพียงทฤษฎีช่วงต้น และการตรวจจับดาวเคราะห์รอบหลุมดำมวลมหาศาลก็น่าจะช่วยยืนยันผลสรุปของทีมได้ โดยใช้ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) Mishra สรุปว่า เลนส์ความโน้มถ่วงน่าจะช่วยจำแนกกระจุกดาวเคราะห์เหล่านี้ที่ชายขอบดิสก์ AGN ได้ ผมเชื่อว่าเราน่าจะตรวจจับดาวเคราะห์เหล่านี้ได้ แต่เรายังต้องศึกษาแบบจำลองนี้ต่อไป
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
