หลุมดำหนึ่งในหมื่นของโอเมกา เซนทอไร
กระจุกดาวทรงกลม(globular cluster) ขนาดใหญ่ โอเมกา เซนทอไร ได้สร้างความงงงันให้กับนักดาราศาสตร์มาหลายทศวรรษ เมื่อมันน่าจะเต็มไปด้วยหลุมดำที่เหลือไว้หลังจากดาวฤกษ์มวลสูงระเบิด แต่ก็มีหลักฐานเบาบางมาก
ขณะนี้ นักดาราศาสตร์ใช้ข้อมูลในคลังจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและการสำรวจสนับสนุนโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ สามารถระบุตำแหน่งของหลุมดำมวลดวงดาว(stellar-mass black hole) ในกระจุกแห่งนี้ได้ในที่สุด การค้นพบประชากรหลุมดำที่หายไปนี้จะช่วยปรับแต่งทฤษฎีปัจจุบันว่าด้วยการก่อตัวหลุมดำภายในสภาพแวดล้อมอย่างเช่นในโอเมกา เซนทอไร
โอเมกา เซนทอไร(Omega Centauri) เป็นกลุ่มของดาวราว 10 ล้านดวงที่ยึดเกาะกันด้วยแรงโน้มถ่วง แม้ว่าจะเคยใช้กล้องฮับเบิลพบหลักฐานการมีหลุมดำมวลปานกลาง(intermediate-mass black hole) มวล 8200 เท่ามวลดวงอาทิตย์อยู่ในแกนกลาง แต่แบบจำลองได้บอกว่ากระจุกนี้น่าจะมีหลุมดำมวลดวงดาวที่มีขนาดเล็กกว่าราว 1 หมื่นแห่ง ประชากรจำนวนมากเช่นนี้หลุดรอดการตรวจจับในการศึกษาก่อนหน้านี้ ซึ่งใช้วิธีการความเร็วแนวสายตา(radial velocity) หรือการมองหาการเปล่งคลื่นวิทยุหรือรังสีเอกซ์จากวัสดุสารที่ตกลงสู่หลุมดำ
การค้นพบใหม่ใช้วิธีการเข้าถึงที่ต่างออกไป ซึ่งเรียกว่า การตรวจสอบตำแหน่งดาว(astrometry) โดยตรวจสอบการเคลื่อนที่อันน้อยนิดของดาวเมื่อเวลาผ่านไป ด้วยการกลั่นกรองข้อมูลในคลังฮับเบิลมากกว่า 20 ปีและใช้ข้อมูลจากเวบบ์เพื่อช่วยปรับการตรวจสอบตำแหน่งดาวให้ละเอียดมากขึ้น ทีมก็ระบุดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในวงโคจรรอบวัตถุที่มองไม่เห็นที่มีมวลสูงซึ่งน่าจะเป็นหลุมดำ
นักดาราศาสตร์พบหลุมดำมวลดวงดาวแห่งแรกในกระจุกโอเมกา เซนทอไร โดยมันมีดาวฤกษ์ข้างเคียงที่มองเห็นได้ในภาพเล็ก ทีมวิจัยใช้ข้อมูลกว่า 20 ปีจากคลังของกล้องฮับเบิลกับข้อมูลล่าสุดจากกล้องเวบบ์เพื่อทำการค้นพบ ภาพปก กระจุก โอเมกา เซนทอไร เป็นกระจุกทรงกลมที่หนาแน่นไปด้วยดาวถึง 10 ล้านดวง
สิ่งที่ถูกเรียกว่า oMEGACat BH-2 เป็นหลุมดำมวลดวงดาวแห่งแรกที่พบภายในโอเมกา เซนทอไร และก็ยังมีคุณสมบัติที่น่าประหลาดใจบางอย่างด้วย โดย oMEGACat BH-2 มีมวลต่ำกว่าที่คาดไว้ และกับดาวข้างเคียงของมันเป็นคู่ที่มีคาบการโคจรที่นานที่สุดเท่าที่เคยพบในระบบคู่หลุมดำมา การค้นพบของทีมเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters
ด้วยข้อมูลจากฮับเบิลและเวบบ์ เราจึงได้มองเห็นการเคลื่อนที่ของดาววิถีหลัก(main sequence star) ที่มองเห็นได้ อันเป็นส่วนหนึ่งของระบบคู่(binary) ซึ่งอยู่ไกลออกไปราว 18000 ปีแสงในสภาพแวดล้อมอันหนาแน่นของโอเมกา เซนทอไร Matthew Whitaker ผู้เขียนนำรายงาน จากมหาวิทยาลัยยูท่าห์ ซอลท์เลคซิตี้ กล่าว การตรวจสอบเหล่านี้มีความแม่นยำสูงอย่างไม่น่าเชื่อ จนถึงระดับเพียงเศษเสี้ยวของหนึ่งพิกเซลของเครื่องมือตรวจจับบนฮับเบิลและเวบบ์ มันคงเป็นไปไม่ได้ที่จะพบหลุมดำถ้าปราศจากกล้องโทรทรรศน์ทั้งสอง
การค้นพบของทีมช่วยปรับการศึกษาในอดีตโดยนักวิทยาศาสตร์ทีมอื่นๆ ที่บอกว่าระบบคู่นี้ประกอบด้วยดาวนิวตรอน ด้วยการขยายผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากฮับเบิล รวมกับการตรวจสอบตำแหน่งของดาวจากปี 2002 ถึง 2023 และดึงข้อมูลในช่วงอินฟราเรดใกล้จากเวบบ์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ ทีมก็สามารถระบุมวลวัตถุข้างเคียงที่มองไม่เห็นของดาวดวงนี้ได้ดีขึ้น โดยกำจัดความเป็นไปได้ของดาวนิวตรอนทิ้งไป
ในขณะที่เราทราบแล้วว่าดาวฤกษ์มีมวล 0.78 เท่าดวงอาทิตย์ ขณะนี้เราสามารถคำนวณมวลหลุมดำได้ที่ 4.46 เท่าดวงอาทิตย์ และก็หนักเกินกว่าจะเป็นดาวนิวตรอนได้ อย่างไรก็ตาม มวลนี้ก็ยังต่ำกว่าที่คาดไว้สำหรับสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนโลหะอย่างในโอเมกา เซน
นี่เป็นสิ่งที่สร้างความประหลาดใจและตื่นเต้น Anil Seth จากมหาวิทยาลัยยูท่าห์ ผู้เขียนร่วม กล่าว ขณะนี้เราทราบแล้วว่าดาวฤกษ์ที่ขาดแคลนโลหะน่าจะสามารถก่อตัวหลุมดำแบบนี้ได้ และเราก็ต้องหาให้ได้ว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร การตรวจจับนี้ได้ให้ข้อมูลบางส่วนกับคนที่ทำแบบจำลอง
วงโคจรของระบบคู่หลุมดำกับดาวข้างเคียง
จากข้อมูลที่แม่นยำของฮับเบิลและเวบบ์ ทีมก็สามารถทำแผนที่เส้นทางของดาวตลอดกว่า 20 ปีได้ ซึ่งโชคดีที่ช่วงที่มันเข้าใกล้หลุมดำคู่ของมันมากที่สุดจะเป็นช่วงที่มันเคลื่อนที่เร็วที่สุดบนท้องฟ้า จากการเคลื่อนที่ก็สามารถคำนวณความแรงของสนามแรงโน้มถ่วงได้
จากข้อมูลที่เหลือเฟือ ทีมตรวจพบว่าดาวโคจรรอบ oMEGACat BH-2 ครบรอบทุกๆ 94 ปี ทำให้มันเป็นระบบคู่หลุมดำที่มีคาบนานที่สุดเท่าที่เคยทราบมา คาบการโคจรที่นานให้เงื่อนงำกำเนิดของระบบคู่นี้ โดยมันน่าจะไม่ได้ก่อตัวขึ้นด้วยกัน แต่ต่างหากันและกันเจอในกระจุกแห่งนี้
นักวิจัยคำนวณว่าระบบอย่าง oMEGACat BH-2 น่าจะอยู่รอดได้ไม่เกิน 1 พันล้านปีก่อนที่พวกมันจะถูกแยกออกจากกันโดยการผ่านเข้าใกล้ของดาวที่อยู่ใกล้ๆ ซึ่งเกิดขึ้นสั้นกว่าอายุของกระจุกแห่งนี้(ราว 1.2 หมื่นล้านปี) เป็นเรื่องสำคัญที่ต้องเข้าใจประชากรหลุมดำในกระจุกทรงกลมเนื่องจากมีความคลาดเคลื่อนเกี่ยวกับฟิสิกส์และการก่อตัวของพวกมัน Seth กล่าว
พูดให้จำเพาะมากขึ้น การเข้าใจกระบวนการก่อตัวหลุมดำและจากนั้นก็การสร้างระบบคู่แบบพลวัตเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมันส่งผลต่อความสามารถในการแปลผลและเข้าใจคลื่นความโน้มถ่วง(gravitational waves) สภาพแวดล้อมอย่าง โอเมกา เซน เป็นแหล่งหลักที่เราคิดว่าระบบคู่กำลังควบรวมกันและกำลังสร้างคลื่นเหล่านี้ออกมา
การค้นพบหลุมดำมวลดวงดาว oMEGACat BH-2 ด้วยชุดข้อมูลฮับเบิล-เวบบ์ ยังเป็นเพียงการเริ่มต้นค้นหาประชากรหลุมดำที่ล่องหนในกระจุกดาวทรงกลมเหล่านี้ Maximilian Hӓberle นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ ESO ซึ่งนำการลดข้อมูลกับข้อมูลเวบบ์-ฮับเบิล กล่าวว่า การค้นพบใหม่เน้นถึงคุณค่าในระดับตำนานของคลังจากกล้องเวบบ์ มันเป็นการค้นพบสำคัญครั้งที่สองจากการย้อนไปวิเคราะห์ตรวจสอบตำแหน่งดาว oMEGACat ของเรา หลังจากการยืนยันหลุมดำมวลปานกลางในโอเมกา เซนทอไร ก่อนหน้า
การตรวจสอบการเคลื่อนที่ของดาวที่รวดเร็วในใจกลางโอเมกา เซนทอไร ก่อนหน้านี้ บอกถึงหลุมดำมวลปานกลางในใจกลางกระจุก หลุมดำนี้อยู่ใกล้เรามากกว่า หลุมดำยักษ์ในใจกลางทางช้างเผือกเสียอีก
ด้วยฮับเบิลและเวบบ์ เราสามารถตรวจสอบโอเมกา เซนทอไร ต่อไปได้และขยายการสำรวจไปถึงระบบที่คล้ายกันในกระจุกแห่งอื่น Whitaker กล่าว เรายังตื่นเต้นกับการส่งกล้องโรมัน(Nancy Grace Roman Space Telescope) เนื่องจากมันจะถ่ายภาพส่วนป่องของกาแลคซีที่มีดาวอยู่อย่างแออัด ด้วยความละเอียดแบบเดียวกับฮับเบิลแต่มีพื้นที่การสำรวจที่กว้างกว่ามาก เรากำลังหวังว่าจะสามารถค้นหาระบบคู่หลุมดำอย่างนี้ได้
แหล่งข่าว esahubble.org : Hubble discovers first of star cluster’s missing black holes
science.nasa.gov : NASA’s Hubble discovers first of star cluster’s missing black holes
space.com : the 1st of 10000 “missing” black holes in the Omega Centauri star cluster has been found by the Hubble and James Webb space telescope
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
