หลุมดำดึงดูดความสนใจของทั้งนักวิทยาศาสตร์และประชาชนทั่วไปมาโดยตลอด หอดูดาวยุโรปตอนใต้ (ESO) ได้ประกาศการค้นพบหลุมดำดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดที่เคยพบในทางช้างเผือก
หลุมดำคืออะไร
หลุมดำเป็นพื้นที่ของอวกาศ-เวลาซึ่งแรงโน้มถ่วงมีความเข้มข้นมากจนไม่มีสิ่งใดแม้แต่แสงก็สามารถหลุดรอดจากแรงดึงดูดของมันได้ มันก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์มวลมากพังทลายลงด้วยน้ำหนักของมันเองเมื่อสิ้นสุดวงจรชีวิต
ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งของหลุมดำคือภาวะเอกฐานโน้มถ่วงของพวกมัน- ภายในบริเวณที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ แรงโน้มถ่วงนั้นรุนแรงมากจนไม่มีอะไรสามารถออกไปได้ แม้แต่แสง สิ่งนี้ทำให้เกิดขอบเขตที่มองไม่เห็นซึ่งเราไม่สามารถสังเกตหรือตรวจพบสิ่งใดได้เลย
หลุมดำมีหลายขนาด หลุมดำที่เล็กที่สุดเรียกว่าหลุมดำดึกดำบรรพ์ อาจมีมวลเท่ากับดาวเคราะห์น้อย แต่ถูกบีบอัดให้กลายเป็นพื้นที่ขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ ในทางกลับกัน มีหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งพบได้ที่ใจกลางกาแลคซีส่วนใหญ่ รวมทั้งทางช้างเผือกของเราเองด้วย สิ่งเหล่านี้สามารถมีมวลเทียบเท่ากับล้านหรือหลายพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์
คุณลักษณะสำคัญของหลุมดำคือความเป็นเอกเทศของพวกมัน ซึ่งเป็นจุดที่มีความหนาแน่นไม่สิ้นสุดซึ่งกฎฟิสิกส์ที่ทราบกันดีไม่สามารถนำมาใช้ได้อีกต่อไป อย่างไรก็ตาม เอกภาวะนั้นถูกห่อหุ้มไว้ในขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งหมายความว่าจากภายนอก หลุมดำดูเหมือนจะมีขนาดที่จำกัดและกำหนดไว้
นอกจากมวลแล้ว หลุมดำยังมีลักษณะการหมุนด้วย หากดาวฤกษ์พังทลายลงอย่างไม่สมมาตร หลุมดำที่เกิดขึ้นก็จะสามารถหมุนรอบตัวเองได้ การหมุนรอบตัวเองนี้ส่งผลต่อโครงสร้างของกาล-เวลารอบๆ มัน ทำให้หลุมดำดึงสสารและพลังงานที่อยู่ใกล้เคียงไปกับมันได้
การแผ่รังสีจากหลุมดำซึ่งเรียกว่า การแผ่รังสีฮอว์คิง ถือเป็นอีกแง่มุมที่น่าสนใจ ตามทฤษฎีที่เสนอโดยสตีเฟน ฮอว์คิง หลุมดำไม่ได้ดำสนิท แต่ปล่อยรังสีความร้อนจำนวนเล็กน้อยเนื่องจากผลควอนตัมใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของปรากฏการณ์เหล่านี้ คุณสามารถอ่านบทความของเราได้ที่ หลุมดำก่อตัวอย่างไร.
พวกเขาค้นพบหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในทางช้างเผือก
หอดูดาวยุโรปตอนใต้ (ESO) ได้ประกาศการค้นพบหลุมดำดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดที่เคยพบในทางช้างเผือก นักดาราศาสตร์ได้ระบุหลุมดำที่มีมวล 33 เท่าของดวงอาทิตย์ โดยใช้ข้อมูลจากภารกิจไกอา Gaia ซึ่งเป็นหอดูดาวอวกาศที่ดำเนินการโดย European Space Agency (ESA) มีหน้าที่รวบรวมข้อมูลจากวงโคจรของโลกเพื่อสร้างแผนที่สามมิติที่มีรายละเอียดและแม่นยำที่สุดของกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา
โดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมจากกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ของ ESO และหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินอื่นๆ อีกหลายแห่ง นักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันน้ำหนักของหลุมดำซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 33 เท่าได้ การค้นพบอันน่าทึ่งนี้เป็นไปได้ด้วยปรากฏการณ์ "การสั่นไหว" ที่เกิดจากหลุมดำบนดาวคู่ที่โคจรรอบมัน หลุมดำดาวฤกษ์เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ และหลุมดำที่พบเห็นได้ทั่วไปในทางช้างเผือกมักจะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 10 เท่าโดยเฉลี่ย
การค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ถือว่าไม่ธรรมดาจริงๆ แซงหน้าหลุมดำดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดในกาแล็กซีของเรา Cygnus X-1 ซึ่งมีมวลเพียง 21 เท่าของดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าหลุมดำนี้อยู่ใกล้โลกมาก ห่างออกไปเพียง 2.000 ปีแสง และอยู่ในกลุ่มดาวอาควิลา เป็นที่น่าสังเกตว่าหลุมดำนี้เป็นหลุมดำที่มีการระบุอยู่ใกล้ที่สุดเป็นอันดับสอง
ในระหว่างกระบวนการทบทวนข้อสังเกตของ Gaia เพื่อรอการเปิดเผยข้อมูลที่กำลังจะเกิดขึ้น ทีมงานก็บังเอิญพบกับหลุมดำมวลสูงในบริเวณใกล้เคียงที่ยังไม่ถูกค้นพบโดยไม่คาดคิด หลุมดำที่เพิ่งระบุใหม่นี้ หรือเรียกสั้น ๆ ว่า Gaia BH3 หรือเรียกสั้น ๆ ว่า BH3 ทำให้ทุกคนประหลาดใจ Pasquale Panuzzo นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวปารีสและสมาชิกของความร่วมมือ Gaia ร่วมกับศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (CNRS) ของฝรั่งเศส เขาแสดงความประหลาดใจกับการค้นพบนี้และกล่าวว่าไม่มีใครคาดฝันถึงการมีอยู่ของหลุมดำเช่นนี้จนกระทั่งบัดนี้
หากต้องการเข้าใจการก่อตัวของวัตถุเหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น คุณสามารถอ่านบทความของเราเกี่ยวกับกระบวนการที่เกี่ยวข้องได้
โดยเน้นย้ำถึงความหายากของการค้นพบดังกล่าวในอาชีพการวิจัย เขาเน้นย้ำถึงความสำคัญของการค้นพบครั้งนี้ ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์ได้ระบุหลุมดำขนาดใหญ่ที่อยู่นอกกาแลคซีของเรา และเสนอว่าพวกมันกำเนิดมาจากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่มีองค์ประกอบน้อยที่สุดซึ่งหนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม เชื่อกันว่าดาวฤกษ์เหล่านี้ขาดโลหะจะคงมวลได้มากกว่าตลอดชีวิต ส่งผลให้เกิดหลุมดำมวลสูงหลังจากการดับสลาย อย่างไรก็ตาม, จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมที่เชื่อมโยงโดยตรงระหว่างดาวฤกษ์ที่มีโลหะน้อยกับหลุมดำมวลสูง
มันตั้งอยู่ที่ไหน?
ตามคำแถลงของมหาวิทยาลัยเจนีวา (สวิตเซอร์แลนด์) หลุมดำขนาดมหึมานี้ตั้งอยู่ภายในกลุ่มดาวนกอินทรี การค้นพบที่น่าทึ่งนี้เกินกว่าบันทึกก่อนหน้านี้เกี่ยวกับขนาดของหลุมดำดาวฤกษ์ที่สังเกตได้ในกาแลคซีของเรา เนื่องจากมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 10 เท่า นักดาราศาสตร์อาศัยข้อมูลที่รวบรวมจากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินเพื่อตรวจสอบการค้นพบนี้
เครื่องมือชิ้นหนึ่งที่โดดเด่นเป็นพิเศษคือ UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามา ประเทศชิลี จุดประสงค์คือเพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ที่แม่นยำของดวงดาวมากกว่าสองพันล้านดวงทั่วท้องฟ้าเพื่อวัดระยะทางได้อย่างแม่นยำ
จนถึงขณะนี้ในขอบเขตของการค้นพบหลุมดำ ชุมชนวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่าพวกมันอาจมีต้นกำเนิดมาจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมและมีธาตุที่หนักกว่าเพียงเล็กน้อย ลความคิดที่ว่าหลุมดำเหล่านี้สามารถรักษามวลให้น้อยลงได้อาจเป็นข้อบ่งชี้ถึงการสร้างหลุมดำที่ใหญ่กว่า ขนาดที่ใหญ่ขึ้นของดาวฤกษ์ที่ไม่เพียงพอเหล่านี้ส่งผลให้เกิดช่องว่างที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากมีวัสดุเหลืออยู่มากมาย นอกจากนี้ นักวิจัยยังเน้นย้ำว่าจนถึงขณะนี้ ยังไม่มีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมที่สร้างความเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างดาวฤกษ์ที่ไม่มีโลหะกับหลุมดำ
ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมได้ การค้นพบหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในทางช้างเผือก.