การค้นพบ หลุมดำยักษ์ นักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยเดอรัม ประเทศอังกฤษ กล่าวว่า พวกเขาค้นพบ หลุมดำยักษ์ ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 3 หมื่นล้านเท่า ซึ่งเป็นครั้งแรกที่ค้นพบด้วยวิธีเลนส์ความโน้มถ่วง

ทีมนักดาราศาสตร์กล่าวเพิ่มเติมว่า หลุมดำยักษ์ ที่ค้นพบครั้งนี้เป็นหนึ่งในหลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสำรวจพบ โดยพวกเขารายงานการค้นพบลงในวารสาร Royal Astronomical Society เมื่อเดือนมีนาคม ปี 2023 โดยระบุเพิ่มเติมว่า เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นอย่างสุดขีด

ดร.เจมส์ ไนทิงเกล ผู้นำทีมวิจัย ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเดอรัม กล่าวว่า “หลุมดำที่สำรวจพบครั้งนี้ มีมวลใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะประมาณ 3 หมื่นล้านเท่า ซึ่งมีขนาดใหญ่เกินนความคาดหมายที่เราเคยคิดว่าหลุมดำจะมีขนาดใหญ่ได้เท่าไร ดังนั้น จึงเป็นเรื่องที่น่าตื่นรเต้นอย่างสุดขีด”

หลุมดำมวลยิ่งยวดเป็นวัตถุในอวกาศที่มีมวลมากที่สุดในเอกภาพ โดยมีขนาดตั้งแต่ 1 – 4 หมื่นล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ และนักดาราศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่า หลุมดำมวลยิ่งยวดสามารถพบได้ที่ใจตกลางของกาแลกซีขนาดใหญ่ทั้งหมด รวมถึงกาแลกซีทางช้างเผือก

นักดาราศาสตร์ยังไม่ค่อยมีข้อมูลเกี่ยวหลุมดำมวลยิ่งยวดมากนัก เนื่องจากค้นพบได้ยาก และองค์ความรู้เดิมมีอยู่อย่างจำกัด จึงเกิดสมมติฐานต่างๆ เกี่ยวกับหลุมดำประเภทนี้ เช่น นักดาราศาสตร์บางคนเชื่อว่า หลุมดำ มวลยิ่งยวดเกิดจากการรวมกันของกาแลกซีขนาดใหญ่เมื่อหลายพันปีก่อน ขณะที่จักรวาลยังมีขนาดเล็กกว่านี้

กาารค้นพบครั้งนี้ ทีมนักดาราศาสตร์เลือกใช้วิธีที่เรียกว่า ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง โดยใช้กาแลกซีใกล้เคียงทำหน้าที่คล้ายแว่นขยายขนาดยักษ์ และได้เผยให้เห็นหลุมดำขนาดใหญ่ที่มีแรงดึงดูดมหาศาล ซึ่งแม้แต่แสงก็ไม่สามารถเล็ดลอดหนีแรงดึงดูดออกมาได้

จากนั้น ทัมนักดาราศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองของหลุมดำมวลยิ่งยวดด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ประกอบกับข้อมูลภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล เพื่อยืนยันขนาดขอหลุมดำที่เพิ่งค้นพบ

นี่เป็นครั้งแรกที่เราค้นพบหลุมดำด้วยเทคนิคปรากฏการณ์เลนส์โน้มถ่วง “หลุมดำส่วนใหญ่ที่มนุษย์เคยค้นพบมาก่อนหน้านี้อยู่ในสภาวะกระตุ้น กล่าวคือ เมื่อสสารเคลื่อนที่เข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ สสารจะเกิดความร้อนสูงขึ้น ปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง รังสีเอ็กซืเรย์ และรังสีชนิดอื่นๆ” ดร.ไนทิงเกล กล่าว

“ในขณะที่ เทนนิคเลนส์ความโน้มถ่วงมีความเป็นไปได้ว่าจะสามารถศึกษาสำรวจหลุมดำที่ไม่ได้อยู่ในสภาวะกระตุ้นได้ หรือวัตถุอวกาศที่อยู่ห่างออกไปในกาแลกซีอันไกลโพ้น และด้วยเทคนิคนี้ยังช่วยเผยให้เห็นวิวัฒนาการของวัตถุแปลกประหลาดในอวกาศที่อาจย้อนกลับไปถึงช่วงเริ่มแรกของจักรวาล” ทีมนักวิจัย กล่าวและเสริมว่า “การค้นพบของพวกเขา เปิดโอกาสความเป็นไปได้ที่จะค้นพบหลุมดำมวลยิ่งยวดได้มากกว่าที่เคยผ่านมา”

การจำแนกประเภทของหลุมดำ

หลุมดำสามารถจำแนกออกตามขนาดได้ส 4 ประเภท คือหลุมดำเชิงควอนตัมหรือหลุมดำจิ๋ว หลุมดำดาวฤกษ์ หลุมดำขนาดกลาง และหลุมดำมวลยิ่งยวด

รูปแบบของการเกิดหลุมดำที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดคือการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์ โดยส่วนใหญ่แล้วดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัยจะพองตัวออก ค่อย ๆ สูญเสียมวล และเย็นตัวลงจนกลายเป็นดาวแคระขาว

อย่างไรก็ตาม ดาวฤกษ์สิ้นอายุขัยที่กลายเป็นดาวยักษ์แดงจะขยายมวลเพิ่มขึ้นจนมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 10-20 เท่า และมีโอกาสที่จะกลายเป็นดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูง หรือหลุมดำจากการสลายตัวของมวลดาวฤกษ์อย่างที่เรารู้จัก

ในวาระสุดท้าย ดาวฤกษ์ที่ขยายมวลจนมีขนาดใหญ่มหึมาจะปล่อยพลังงานพร้อมการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่าซุปเปอร์โนวา (supernovae) ความรุนแรงของการระเบิดจะทำให้สสารของดาวถูกพ่นออกไปในชั้นบรรยากาศ และเหลือไว้เพียงแกนกลางของดาวฤกษ์

ในขณะที่ดาวฤกษ์ยังมีชีวิตอยู่นั้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion) จะสร้างแรงผลักออกจากดาวเพื่อให้สมดุลกับแรงดึงเข้าภายในซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงตามมวลของดวงดาว อย่างไรก็ตามดาวฤกษ์ที่เหลือเพียงเศษซากจากซุปเปอร์โนวานั้นไม่สามารถที่จะต้านแรงโน้มถ่วงได้อีกต่อไปแกนกลางที่เหลืออยู่จึงเริ่มสลายและยุบตัวลง

หลุมดำจะถือกำเนิดขึ้นเมื่อแกนกลางของดาวฤกษ์ยุบตัวลงจนเหลือเพียงวัตถุขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นซึ่งไร้ขีดจำกัด เมื่อมวลของสสารที่มีจำนวนมากกว่าดวงอาทิตย์หลายเท่าถูกยุบรวมเป็นวัตถุเล็ก ๆ ในอวกาศ ทำให้หลุมดำที่เกิดขึ้นมีแรงดึงดูดอันทรงพลัง และหลุมดำนับพันที่เกิดจากการสลายตัวของดาวฤกษ์ในลักษณะนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะวางตัวอยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ระบบสุริยะของเรา

สืบค้นและเรียบเรียง ณภัทรดนัย

ข้อมูลอ้างอิง
https://academic.oup.com/mnras/article/521/3/3298/7085506
https://edition.cnn.com/2023/03/29/europe/ultramassive-black-hole-intl-gbr-scn/index.html
https://www.scimath.org/article-physics/item/11664-2020-06-30-06-27-04

รู้จักหลุมดำขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ มีมวลพอๆ กับดวงอาทิตย์ถึง 32,000 ล้าน​ดวง

อ่านเพิ่มเติม หลุมดำ คืออะไร? รู้จัก ‘แรงดึงดูดทำลายล้าง’ แห่งจักรวาลของเรา