ในจักรวาลมีเทหวัตถุที่น่าสนใจมากมาย หนึ่งในนั้นคือ ‘หลุมดำ’ เทหวัตถุทรงพลังที่แม้แต่แสงก็หนีออกมาจากแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของมันไม่ได้
ล่าสุดทีมงานของ ดร.คารีม เอล-บาดรี จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและสมิธโซเนียน ได้ประกาศการค้นพบหลุมดำชนิดมวลดาวฤกษ์ที่มีตำแหน่งอยู่ใกล้โลกมากที่สุด ทำลายสถิติของทุกหลุมนับจากอดีตที่ผ่านมา
หลุมดำใกล้โลกที่พบนี้มีชื่อว่า ‘Gaia BH1’ มีมวล 9.62 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ตั้งอยู่ในระบบดาวคู่ หรือ Binary Star ห่างจากโลกเราออกไปประมาณ 1,565 ปีแสง หรือ 480 พาร์เซก ในทิศทางของกลุ่มดาวคนแบกงู (Ophiuchus)
ระบบดาวคู่คือระบบดาวที่พบเจอได้ทั่วไป ที่ปกติแล้วจะประกอบขึ้นด้วยดาวฤกษ์ธรรมดา 2 ดวงโคจรรอบกันและกัน แต่ในบางครั้ง ดาวฤกษ์ 1 ใน 2 ดวงก็อาจเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่ธรรมดา เช่น ดาวนิวตรอน ดาวแคระขาว ดาวยักษ์แดง ดาวแมกนีทาร์ หรืออื่นๆ ก็ได้ และในบางกรณี อย่างเช่นกรณีที่มีการค้นพบในครั้งนี้ ก็จะเป็นระบบดาวคู่ที่มีดาวดวงหนึ่งเป็นดาวฤกษ์ธรรมดา ส่วนคู่ของมันกลับเป็น ‘หลุมดำ’ ซึ่งถือว่าพบเจอได้ไม่บ่อย
ดร.คารีม เอล-บาดรี เปรียบเทียบให้เห็นภาพของระบบดาวคู่นี้โดยให้เราลองนึกถึงภาพที่คุ้นตาตามหนังสือ นั่นคือภาพโลกของเราโคจรรอบดวงอาทิตย์ แต่เปลี่ยนดวงอาทิตย์ที่อยู่ตรงกลางเป็นหลุมดำ และเปลี่ยนโลกเราเป็นดาวฤกษ์ดวงนั้นที่โคจรด้วยระยะห่างพอๆ กัน ก็จะกลายมาเป็นระบบดาวคู่ที่มีหลุมดำ Gaia BH1 นี้ตั้งอยู่
หลุมดำเป็นวัตถุที่มองไม่เห็น ทำให้สังเกตได้ยาก แต่หากมันสูบเอามวลสารของดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เคียงเข้าไป ก็จะเกิดเป็น ‘จานพอกพูนมวล’ (Accretion Disk) ซึ่งเป็นกลุ่มฝุ่นแก๊สร้อนที่มีความสว่างสูง โคจรหมุนวนไปรอบตัวหลุมดำนั้นๆ จนทำให้สังเกตเห็นได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะแสงในย่านรังสีเอ็กซ์ ซึ่งก็ไม่ได้เป็นแบบนี้ในทุกหลุมดำ โดยเฉพาะหลุมดำมวลดาวฤกษ์ที่มีมวลค่อนข้างน้อยหรือมีระยะห่างจากดาวฤกษ์อื่นจนขั้นตอนการดูดกลืนมวลสารไม่เกิดขึ้น หลุมดำดังกล่าวก็จะกลายเป็นจุดมืดสนิทจนต้องใช้วิธีการอื่นในการสังเกตแทน หากเป็นหลุมดำแบบโดดเดี่ยว ก็อาจใช้วิธีสังเกตด้วยเทคนิคเลนส์ความโน้มถ่วง เป็นต้น
โชคดีที่ดาวฤกษ์ในระบบดาวคู่ที่หลุมดำ Gaia BH1 ตั้งอยู่นี้ เป็นดาวฤกษ์ชนิดสเปกตรัม G คล้ายดวงอาทิตย์ของเรา ดาวดวงนี้มีผิวดาวที่มีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ นั่นคือ 5,850 เคลวิน และหมุนรอบตัวเองค่อนข้างช้า ทำให้ทีมงานของ ดร.คารีม เลือกวิธีสังเกตหลุมดำนี้โดยใช้ข้อมูลที่แม่นยำจากยานอวกาศในภารกิจ Gaia ที่ทำให้ทีมงานสามารถตรวจพบค่าความผิดปกติของแสงดาวฤกษ์จนยืนยันแหล่งที่มาของแรงโน้มถ่วงที่มองไม่เห็นนี้ได้อย่างไม่ยากเย็น
ทีมงานยังใช้เครื่องมือ Gemini Multi-Object Spectrograph Instrument ที่ติดตั้งอยู่ที่หอดูดาวเจมินายนอร์ธบนเกาะฮาวาย เพื่อวัดความเร็วในการโคจรไปรอบหลุมดำของดาวฤกษ์เป้าหมาย จนได้ค่าออกมาอย่างแม่นยำ นั่นคือดาวฤกษ์ในระบบดาวคู่นี้จะโคจรไปรอบหลุมดำ Gaia BH1 ครบหนึ่งรอบในทุก 185.6 วัน และข้อมูลที่ได้จากหอดูดาวก็ยืนยันมวลของหลุมดำตามที่กล่าวไว้ข้างต้นด้วย
“ตอนที่เราแน่ใจว่าเราพบหลุมดำที่ใกล้โลกที่สุดในครั้งนี้ เรามีเวลาแค่สัปดาห์เดียวที่จะรีบทำงานในจังหวะที่หลุมดำและคู่ดาวฤกษ์ของมันอยู่ในช่วงวันที่โคจรเข้าใกล้กันที่สุด ซึ่งเป็นช่วงที่ค่าต่างๆ จะวัดออกมาได้เที่ยงตรงที่สุดด้วย” ดร.คารีม เอล-บาดรี กล่าว
สำหรับความกังวลเรื่องอันตรายของหลุมดำใกล้โลกนั้นขอให้สบายใจได้ หลุมดำที่ระยะห่างถึงเกือบ 1,600 ปีแสง ดังที่พบในครั้งนี้ ไม่อาจส่งผลต่อระบบสุริยะของเราแม้แต่น้อย
ผลการค้นพบในครั้งนี้ ตีพิมพ์ลงในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
อ้างอิง:
