พบ "หลุมดำดาวฤกษ์" ใหญ่ที่สุดในทางช้างเผือก มวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 33 เท่า

หลุมดำดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นจากการยุบตัวของดาวฤกษ์มวลมาก ซึ่งก่อนหน้านี้มีการค้นพบ "หลุมดำทางช้างเผือก" มีมวลโดยเฉลี่ยประมาณ 10 เท่าของดวงอาทิตย์ แม้แต่หลุมดำดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดลำดับถัดไปที่รู้จักในกาแลคซีของเรา Cygnus X-1 มีมวลเพียง 21 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ทำให้การสังเกตการณ์มวลดวงอาทิตย์ 33 เท่าครั้งใหม่นี้มีความโดดเด่นเป็นพิเศษ

หลุมดำดาวฤกษ์ (stellar black hole) ที่ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติร่วมกันยืนยันการค้นพบครั้งนี้ จึงมีขนาดใหญ่ที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เราอยู่ ด้วยมวลที่มากกว่าดวงอาทิตย์เรา 33 เท่า มันถูกตั้งชื่อว่า Gaia BH3 หรือ BH3 และใกล้ระบบสุริยะของเราเพียง 2,000 ปีแสง ในทิศทางกลุ่มดาวนกอินทรี (Aquila) ถือเป็นหลุมดำที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นอันดับสอง โดยถูกพบในขณะที่ทีมงานกำลังตรวจสอบข้อสังเกตของ Gaia เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการเปิดเผยข้อมูล

Pasquale Panuzzo สมาชิกจากความร่วมมือของ Gaia นักดาราศาสตร์จาก Observatoire de Paris ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติของฝรั่งเศส (CNRS) กล่าว

"นี่คือการค้นพบที่คุณทำเพียงครั้งเดียวในชีวิตการวิจัยของคุณ จนถึงขณะนี้ไม่มีใครคาดหวังว่าจะพบหลุมดำมวลมหาศาล ที่ซ่อนอยู่ใกล้ๆ โดยตรวจไม่พบ"

การตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมี "หลุมดำดาวฤกษ์ BH3"

นักดาราศาสตร์ได้ทำการศึกษาวิจัยข้อมูลจากโครงการทำแผนที่ดาวที่ใหญ่ที่สุดของโลก ที่ชื่อกาญา (Gaia) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (เป็นยานอวกาศ) ขององค์การอวกาศยุโรป พบการโคจรเป็นวงกลมของดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีคาบโคจร 11.6 ปีโลก เมื่อตรวจสอบอย่างละเอียดพร้อมกับการสังเกตุการณ์เพิ่มเติมด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (Very Large Telescope - VLT) ของกลุ่มหอสังเกตุการณ์ยุโรปในซีกโลกใต้ ที่ประเทศชิลี

จึงพบว่าวงโคจรมันมีการแกว่งตัวเนื่องจากอิทธิพลของหลุมดำดาวฤกษ์ ดังนั้นดาวฤกษ์ดวงที่โคจรรอบหลุมดำนี้จึงจัดเป็นดาวฤกษ์สหาย(ของหลุมดำ)

จากข้อมูลจากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน รวมถึงจากเครื่อง UVES บน VLT ของ ESO ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามาของชิลี เผยให้เห็นคุณสมบัติที่สำคัญของดาวข้างเคียง ซึ่งเมื่อรวมกับข้อมูลไกอาแล้ว ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดมวลของ BH3 ได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้เมื่อนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของดาวฤกษ์สหายจึงทำให้เชื่อได้ว่าหลุมดำดาวฤกษ์ BH3 เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ที่มีธาตุหนักหรือโลหะอยู่จำนวนน้อยตามทฤษฎี

ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลุมดำขนาดมหึมาที่คล้ายกันนอกดาราจักรของเรา (โดยใช้วิธีการตรวจจับที่แตกต่างออกไป) และตั้งทฤษฎีว่าพวกมันอาจก่อตัวจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมน้อยมาก คาดว่าดาวฤกษ์ที่ไม่มีโลหะเหล่านี้จะสูญเสียมวลน้อยลงเรื่อยๆตลอดช่วงอายุของมัน และด้วยเหตุนี้จึงมีมวลสารเหลืออยู่มากพอที่จะสร้างหลุมดำมวลสูงหลังจากการตาย แต่หลักฐานที่เชื่อมโยงดาวฤกษ์ที่มีโลหะน้อยกับหลุมดำมวลสูงโดยตรงยังไม่เพียงพอจนถึงขณะนี้

อย่างไรก็ตาม การที่ดาวฤกษ์คู่มีแนวโน้มที่จะมีองค์ประกอบคล้ายกัน ซึ่งหมายความว่าดาวข้างเคียงของ BH3 มีเบาะแสสำคัญเกี่ยวกับดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำพิเศษนี้ ข้อมูล UVES แสดงให้เห็นว่าดาวข้างเคียงนั้นเป็นดาวฤกษ์ที่ขาดแคลนโลหะมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวฤกษ์ที่พังทลายจนกลายเป็น BH3 ก็มีโลหะน้อยเช่นกัน ตามที่คาดการณ์ไว้

งานวิจัยนี้นำโดย Panuzzo ได้รับการตีพิมพ์ใน Astronomy & Astrophysics การสังเกตการณ์เพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบนี้อาจเปิดเผยประวัติและตัวหลุมดำได้มากขึ้น เครื่องมือแรงโน้มถ่วงบน VLT Interferometer ของ ESO สามารถช่วยนักดาราศาสตร์ค้นหาว่าหลุมดำกำลังดึงสสารจากรอบข้างเข้ามาและเข้าใจหลุมดำได้ดีขึ้นหรือไม่

ที่มา

• phys.org
• Photo : ESO