แผนที่หลุมดำฉบับแรกบนท้องฟ้าซีกโลกเหนือ

กระทู้คำถาม

ดาราศาสตร์ อวกาศ เทคโนโลยี ภาพถ่ายขั้นสูง

(แผนที่แสดงตำแหน่งของหลุมดำ 25,000 แห่งที่ใจกลางดาราจักร Cr.LOFAR / LOLSS)

Cr.https://www.popsci.com/story/space/black-hole-map/

ทีมนักดาราศาสตร์ในโครงการสำรวจท้องฟ้าด้วยคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ LOFAR LBA Sky Survey (LoLSS) ขององค์การอวกาศยุโรป ได้เผยแผนที่ฉบับแรกซึ่งแสดงตำแหน่งของหลุมดำมวลยิ่งยวด 25,000 แห่ง ที่กำลังแผ่พลังงานมาจากใจกลางดาราจักรอันไกลโพ้น ที่อยู่ห่างจากโลกหลายล้านปีแสง

แผนที่หลุมดำฉบับแรกนี้ ครอบคลุมพื้นที่ 4% ของท้องฟ้าซีกโลกเหนือ ได้มาจากการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลนานหลายปี โดยใช้เครือข่ายของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Low Frequency Array (LOFAR) ซึ่งประกอบด้วยเสาอากาศรับสัญญาณวิทยุถึง 20,000 ตัว ที่กระจายกันอยู่ในสถานี 52 แห่ง

ทั่วภูมิภาคยุโรป เพื่อให้สามารถรับสัญญาณจากนอกโลกในย่านความยาวคลื่นที่ต่ำมากเป็นพิเศษได้

ซึ่งตามปกติแล้ว เราไม่อาจจะค้นหาหรือบันทึกภาพของหลุมดำที่สงบนิ่งและมืดสนิทในที่ใดได้ แต่เมื่อใดที่หลุมดำเริ่มมีความเคลื่อนไหว ขณะดูดกลืนสสารหรือพลังงาน มันจะแผ่รังสีสว่างเจิดจ้าออกมาโดยรอบจานพอกพูนมวล ทำให้สามารถบันทึกภาพหรือตรวจจับคลื่นสัญญาณชนิดต่าง ๆ ที่ส่งออกมา ทำให้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ LOFAR สามารถตรวจจับสัญญาณดังกล่าวของหลุมดำจากห้วงอวกาศลึกได้ แม้ในย่านความถี่ที่ต่ำกว่า 100 เมกะเฮิร์ตซ์

จุดสว่างที่ดูคล้ายดวงดาวเต็มท้องฟ้าในภาพนี้ แท้ที่จริงคือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลังแผ่พลังงานอยู่

Cr.LOFAR / LOLSS

นอกจากนี้ ทีมนักดาราศาสตร์ยังแก้ไขปัญหาที่สัญญาณบางส่วนถูกปิดกั้นด้วยบรรยากาศโลกชั้นไอโอโนสเฟียร์ โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เข้ามาแก้ไขข้อมูลสัญญาณที่ได้รับ ขณะเปิดกล้องโทรทรรศน์สังเกตการณ์ท้องฟ้าทุกๆ 4 วินาทีด้วย

โดยรายงานงานวิจัยทั้งหมดนี้ถูกตีพิมพ์ลงในวารสารวิทยาศาสตร์ Astronomy & Astrophysics เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2021 ซึ่งทีมวิจัยระบุว่า

" เราจะเดินหน้าทำแผนที่หลุมดำให้ครอบคลุมท้องฟ้าซีกโลกเหนือทั้งหมดต่อไป ซึ่งข้อมูลนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาวัตถุอวกาศหลากหลายชนิด

ทั้งจะช่วยในการสร้างแบบจำลองทางกายภาพของกาแล็กซี และกระจุกดาราจักรต่าง ๆ ที่ถูกต้องมากยิ่งขึ้นในอนาคต "

สำหรับดาวฤกษ์เก่าแก่ NGC 6397 หรือ Caldwell 86 ที่มีอายุ 13 พันล้านปีนี้ เป็นกระจุกดาวทรงกลมในกลุ่มดาวแท่นบูชาที่โคจรรอบทางช้างเผือก อยู่ห่างจากโลกประมาณ 7,800 ปีแสง เป็นกระจุกดาวทรงกลมที่ใกล้โลกที่สุดเป็นอันดับสอง รองจากกระจุกดาวทรงกลม M4 ในกลุ่มดาวแมงป่อง ภายในกระจุกดาวมีดาวฤกษ์กว่า 400,000 ดวง หากท้องฟ้าปลอดโปร่งสามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า

เมื่อนักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลตรวจสอบแกนกลางของกระจุกดาวทรงกลมนี้ เพื่อมองหาหลุมดำหนึ่งหลุมที่มีมวลปานกลางที่อยู่ตรงกลางหลุม ซึ่งพวกเขาไม่คาดคิดพบกลุ่มของหลุมดำขนาดเล็กมากมายขนาดนี้

ภาพจำลองที่สร้างขึ้นจากข้อมูลจริงของกล้องฮับเบิล แสดงให้เห็นหลุมดำจำนวนมากที่ใจกลางดาราจักร NGC 6397

Cr.ESA / HUBBLE / N. BARTMANN

หลุมดำมีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่

- หลุมดำมวลดาวฤกษ์ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หมดเชื้อเพลิงและยุบตัวลงและมีน้ำหนักเพียงไม่กี่เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเราและ

- หลุมดำมวลยวดยิ่งที่เชื่อกันว่า มีอยู่ในใจกลางของกาแลคซีขนาดใหญ่ทุกแห่งและประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมากนับล้านดวง

ซึ่งนอกเหนือจากสองประเภทนี้แล้ว นักดาราศาสตร์ยังเชื่อว่า หลุมดำประเภทกลางก็ควรมีอยู่เช่นกัน (หลุมดำมวลกลางซึ่งมีมวล 100 ถึง 100,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา) และยังมีอีกมากมายที่ไม่ได้รับการยืนยัน

จากการวิเคราะห์ข้อมูลของนักวิจัยจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและหอสังเกตการณ์อวกาศไกอา ระบุว่าที่แกนกลางของกระจุกดาวทรงกลมนี้

ไม่ได้ให้หลักฐานของหลุมดำขนาดกลางที่นักดาราศาสตร์กำลังมองหา แต่กลับตรวจพบกลุ่มหลุมดำจำนวนมากที่ใจกลางกระจุกดาวทรงกลมเป็นครั้งแรก

และจากการวิเคราะห์วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์จึงสรุปได้ว่า ซากของดาวในรูปแบบของหลุมดำที่มีมวลเป็นดาวฤกษ์นั้น ที่อาศัยอยู่ในบริเวณชั้นในของกระจุกดาวทรงกลม NGC 6397 สามารถบรรจุหลุมดำได้มากกว่า 20หลุมซึ่งเป็นหลุมดำชนิดที่ “ lightest ”