×

หลุมดำยักษ์ฉีกทึ้งดาวฤกษ์ ปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ครั้งประวัติศาสตร์ไขปริศนาสสาร ‘เจ็ต’

18.06.2018
  • LOADING...

HIGHLIGHTS

2 Mins. Read
  • การที่แรงโน้มถ่วงของหลุมดำสามารถฉีกดาวฤกษ์ได้ เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ของความโน้มถ่วงที่เรียกว่า แรงไทดัล (Tidal force) ซึ่งไม่ต่างกับแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่ส่งผลให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงบนโลก
  • แต่สำหรับหลุมดำแล้ว แรงไทดัลจะมีค่ามหาศาลเสียจนดาวฤกษ์ที่เข้าใกล้มันเกินไปถูกดึงจนฉีกออกจากกันได้ นักดาราศาสตร์เรียกว่า การยืดให้เป็นสปาเกตตี (Spaghettification)
  • นักดาราศาสตร์ไม่ได้พบเห็นปรากฏการณ์นี้บ่อยๆ และในครั้งนี้นับว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถเก็บข้อมูลการเกิดเจ็ต ซึ่งเป็นปรากฏการณ์พลังงานสูงและลึกลับที่สุดอย่างหนึ่งของเอกภพไว้ได้โดยตรง

ใจกลางของกาแล็กซีโดยส่วนมาก รวมทั้งกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ นักดาราศาสตร์เรียกพวกมันว่า หลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black holes) เพราะพวกมันมีมวลในระดับล้านถึงพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ หลุมดำเหล่านี้มักจะอยู่อย่างเงียบๆ แต่บางครั้งพวกมันสามารถพ่นสสารออกมาอย่างรุนแรงในระดับความเร็วแสงได้ โดยลำสสารที่พุ่งยาวออกมาไกลหลายปีแสงนี้ เรียกว่า เจ็ต (Jet) จนถึงวันนี้นักดาราศาสตร์ยังไม่เข้าใจกลไกการเกิดเจ็ตอย่างถ่องแท้

 

แต่งานวิจัยล่าสุด เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน ที่เพิ่งผ่านมานี้กำลังจะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจการเกิดเจ็ตมันมากยิ่งขึ้น

ย้อนกลับไปราว 13 ปีก่อน ในเดือนมกราคม ค.ศ. 2005 นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล (William Herschel Telescope) ตรวจจับรังสีอินฟราเรดจากกาแล็กซีที่กำลังพุ่งเข้าชนกันเพื่อทำการศึกษาซูเปอร์โนวา ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ดาวฤกษ์มวลมากๆ ระเบิดออกอย่างรุนแรงในช่วงท้ายของชีวิต

 

กาแล็กซีที่พุ่งเข้าชนกันนี้มีชื่อว่า Arp 299 อยู่ห่างจากโลกเราออกไปราว 150 ล้านปีแสง เนื่องจากกาแล็กซีเป็นสิ่งที่มีขนาดมหึมา มันจึงไม่ได้ชนกันแล้วแตกกระจายออกไปในพริบตาเหมือนอย่างรถชนกัน หรือคนสองคนวิ่งชนกัน แต่จะใช้เวลาพุ่งเข้าชนกันหลายล้านปีโดยทั้งสองกาแล็กซีที่กล่าวมานี้ได้พุ่งชนกันมานานมากแล้ว และการชนนี้จะดำเนินต่อไปอีกนานในอนาคต

 

ในตอนแรกนักดาราศาสตร์คิดว่ารังสีอินฟราเรดที่ตรวจจับได้เป็นปรากฏการณ์ประเภทซูเปอร์โนวา แต่ต่อมานักดาราศาสตร์ใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วีแอลบีเอ (VLBA) (เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลายตัวที่ทำงานเชื่อมต่อประสานกัน เพื่อให้สามารถมองเห็นรายละเอียดของสิ่งที่สนใจได้อย่างมีประสิทธิภาพ) ร่วมกับกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ทำการสังเกต Arp 299 อย่างต่อเนื่องร่วมสิบปี

 

หลังจากการวิเคราะห์อย่างละเอียดทำให้นักดาราศาสตร์พบว่ามีคลื่นวิทยุถูกปลดปล่อยออกมาในทิศทางเดียว ซึ่งชี้ถึงโครงสร้างของเจ็ตที่มีความเร็วราวๆ 1/4 เท่าของความเร็วแสง (ราว 74,000 กิโลเมตรต่อวินาที) สสารเหล่านี้ถูกปลดปล่อยออกมาจากหลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีมวลราว 20 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ โดยหลุมดำยักษ์ดวงนี้เพิ่งฉีกดาวฤกษ์ที่มีมวลราว 2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ออกจากกัน สสารจากดาวฤกษ์ไหลวนไปรอบๆ หลุมดำแล้วเกิดโครงสร้างเจ็ตขึ้นมา

 

การที่แรงโน้มถ่วงของหลุมดำสามารถฉีกดาวฤกษ์ได้ เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ของความโน้มถ่วงที่เรียกว่า แรงไทดัล (Tidal force) ซึ่งไม่ต่างจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่ส่งผลให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงบนโลก

 

แต่สำหรับหลุมดำแล้ว แรงไทดัลจะมีค่ามหาศาลเสียจนดาวฤกษ์ที่เข้าใกล้มันเกินไปถูกดึงจนฉีกออกจากกันได้ นักดาราศาสตร์เรียกว่า การยืดให้เป็นสปาเกตตี (Spaghettification) ซึ่งโดยทฤษฎีแล้ว ปรากฏการณ์นี้น่าจะเกิดขึ้นเป็นเรื่องปกติ แต่นักดาราศาสตร์ไม่ได้พบเห็นปรากฏการณ์นี้บ่อยๆ และในครั้งนี้นับว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถเก็บข้อมูลการเกิดเจ็ต ซึ่งเป็นปรากฏการณ์พลังงานสูงและลึกลับที่สุดอย่างหนึ่งของเอกภพไว้ได้โดยตรง

 

สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจคือ ปรากฏการณ์ที่นักดาราศาสตร์กำลังศึกษาเปล่งรังสีอินฟราเรดและคลื่นวิทยุออกมา แต่ไม่มีการเปล่งแสงหรือรังสีเอกซ์เลย นักวิจัยอธิบายว่าแก๊สและฝุ่นบริเวณนั้นดูดกลืนแสงและรังสีเอกซ์ไว้ จากนั้นจึงปลดปล่อยรังสีอินฟราเรดและคลื่นวิทยุออกมาจนนักดาราศาสตร์ตรวจจับได้

 

งานวิจัยนี้เกิดจากความร่วมมือของทีมนักวิทยาศาสตร์ 36 คนจาก 26 สถาบัน โดยมี   สองนักดาราศาสตร์จากฟินแลนด์นำทีม ผลงานที่ใช้เวลาเก็บข้อมูลและวิเคราะห์ผลยาวนานนับสิบปีนี้ได้ตีพิมพ์ในวารสาร Science ซึ่งเป็นวารสารด้านวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงมาก

 

งานวิจัยนี้นอกจากจะเป็นการเปิดประตูสู่ความเข้าใจเจ็ต ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เต็มไปด้วยปริศนา มันยังทำให้เราเห็นด้วยว่าความร่วมมือด้านวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศ และการทำงานอย่างตั้งใจนับสิบปี น่าจะทำให้มนุษย์ตัวเล็กๆ อย่างเราสามารถไขปริศนาอื่นๆ ของหลุมดำมหึมาหรือเอกภพอันยิ่งใหญ่ได้ในอนาคต

 

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE




Latest Stories