งานวิจัยใหม่ยืนยัน ‘หลุมดำ’ ผู้ทำลายล้าง ก็ช่วยสร้าง ‘ดวงดาวใหม่’ ได้!

เมื่อได้ยินคำว่า “หลุมดำ” เชื่อว่าหลายคนคงนึกถึงแรงโน้มถ่วงมหาศาลที่ดูดกลืนทุกสิ่งทุกอย่างของมัน ไม่แปลกนักที่ภาพจำเกี่ยวกับหลุมดำ จะเป็นไปในทางทำลายล้าง แต่แท้จริงแล้ว “หลุมดำ” ไม่ได้เป็นเพียงผู้ทำลายเท่านั้น แต่ยังเป็น “ผู้สร้าง” ได้อีกด้วย 

เดิมทีนักวิทยาศาสตร์ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ใจกลางของกาแล็กซีใหญ่ ๆ ทั้งหลาย รวมถึงกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เราสังกัดอยู่ มีหลุมดำอยู่ที่ใจกลาง และด้วยแรงโน้มถ่วงมหาศาลนี่เอง ที่ส่งผลต่อตำแหน่งที่ตั้งของดวงดาวที่รายล้อม และในบางทฤษฎี นักวิทยาศาสตร์ก็คาดว่าหลุมดำเล็กๆ จำนวนมากอาจจะรวมตัวกัน กลายเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive black holes) ที่ทรงพลังได้ด้วย 

นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังเคยสังเกตเห็นหลุมดำฉีกทึ้งดาวออกเป็นเสี่ยง ๆ ภาพลักษณ์ของหลุมดำจึงอยู่ในลักษณะทำลายล้างเรื่อยมา แต่แล้วนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่ามี หลุมดำมวลยวดยิ่งที่สร้างกระแสพลังมหาศาล “ป้อน” เข้าไปยังกลุ่มเมฆหนาทึบที่เป็นแหล่งก่อเกิดดาวฤกษ์

ที่จริงแล้ว การก่อเกิดของดาวฤกษ์นั้นมีอยู่ทั่วไปในกาแล็กซีขนาดใหญ่ แต่สำหรับกาแล็กซีแคระ (Dwarf galaxies) หรือ กาแล็กซีขนาดเล็กนั้น กลับหาหลักฐานได้ยากยิ่ง หากพิจารณาโดยผิวเผิน กาแล็กซีแคระมีความคล้ายคลึงกับกาแล็กซีเยาว์วัยที่เพิ่งเกิดไม่นานหลังจากรุ่งอรุณของเอกภพ ดังนั้น การศึกษาว่า หลุมดำมวลยวดยิ่งในกาแล็กซีแคระก่อให้เกิดดวงดาวได้อย่างไร จึงอาจให้คำตอบว่า กาแล็กซีในช่วงต้นของการกำเนิดเอกภพสร้างดวงดาวขึ้นมาได้อย่างไรด้วย 

ในการศึกษาล่าสุด นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบกาแล็กซีแคระ Henize 2-10 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 34 ล้านปีแสง ในกลุ่มดาวซีกฟ้าใต้ Pyxis จากการประเมินพบว่า กาแล็กซีแคระนี้มีมวลประมาณ 10 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ (กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีมวลประมาณ 1.5 ล้านล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์)

นักวิจัย ซาชารี สกัตต์ (Zachary Schutte) และ เอมี ไรเนส (Amy Reines) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมอนตานา (Montana State University) สหรัฐอเมริกา มุ่งความสนใจไปที่กลุ่มก๊าซจากใจกลาง Henize 2-10 ที่มีความยาวประมาณ 490 ปีแสง ซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซไอออไนซ์ที่มีประจุไฟฟ้าไหลเร็วถึง 1.1 ล้านไมล์ต่อชั่วโมง (1.8 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง) การไหลออกนี้สร้างการเชื่อมต่อระหว่างใจกลางกาแล็กซีไปยังแหล่งอนุบาลดาวฤกษ์ที่อยู่ในเมฆหมอกที่เต็มไปด้วยสสารต่าง ๆ ซึ่งมีขนาดประมาณ 230 ปีแสง 

หากให้เปรียบเทียบเส้นทางการเชื่อมต่อนี้ก็เหมือนสายสะดือของมารดาที่ส่งต่อสารอาหารไปยังทารกนั่นเอง

(อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)

เมื่อพลังงานไหลไปถึงบริเวณก๊าซหนาแน่นที่ดาวฤกษ์ก่อตัว มันก็กระจายออกไปยังบริเวณรอบนอก คณะวิจัยพบว่า นักวิจัยพบว่ากระจุกดาวเกิดใหม่มีอายุประมาณ 4 ล้านปี และมีมวลมากกว่า 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์ และก่อตัวกระจายไปตามเส้นทางที่กระแสพลังไหลออก

และด้วยความช่วยเหลือของภาพความละเอียดสูงจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) นักวิทยาศาสตร์จึงตรวจพบรูปแบบของความเร็วของก๊าซในกระแสพลังนั้นว่ามีลักษณะเป็นเกลียว คล้ายสว่านเปิดจุกขวด (A corkscrew-like pattern) ซึ่งแบบจำลองคอมพิวเตอร์ประมวลว่า นี่น่าจะเกิดจากการเคลื่อนตัวของหลุมดำ เพราะหากเกิดจากเศษซากของซูเปอร์โนวาจะไม่ทำให้เกิดรูปแบบดังกล่าว 

อันที่จริงแล้ว เมื่อทศวรรษก่อน ไรเนสที่เพิ่งจบการศึกษาไม่นาน ได้ค้นพบการปล่อยคลื่นวิทยุและรังสีเอ็กซ์จาก Henize 2-10 ซึ่งบ่งชี้ว่า แกนกลางของกาแล็กซีนี้มีหลุมดำขนาดประมาณ 3 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ แต่นักดาราศาสตร์คนอื่น ๆ มีข้อคิดเห็นว่า รังสีนี้อาจมาจากการระเบิดของดวงดาวหรือซูเปอร์โนวา (Supernova) ก็ได้ 

“เมื่อสิบปีก่อน ฉันคิดว่าจะมุ่งมั่นศึกษาการก่อกำเนิดของดวงดาว และเมื่อฉันได้เห็นข้อมูลของกาแล็กซีแคระ Henize 2-10 ทุกสิ่งก็เปลี่ยนไปนับจากนั้น… ฉันรู้เลยว่ามันมีสิ่งพิเศษที่ไม่ธรรมดากำลังเกิดขึ้นในนั้น”

ดังนั้นการค้นพบในครั้งนี้จึงเป็นเฉลยคำตอบและยืนยันว่า มีหลุมดำอยู่ที่ใจกลางกาแล็กซีจริง

จากการค้นพบในครั้งนี้ ทั้งคู่สนใจตรวจสอบกาแล็กซีแคระที่มีหลุมดำในลักษณะเดียวกันให้มากขึ้น  ซึ่งนอกจากให้คำตอบเรื่องการกำเนิดดาวฤกษ์และกาแล็กซีในช่วงต้นของเอกภพแล้ว

“ระบบที่เกิดขึ้นในกาแล็กซี Henize 2-10 นั้นไม่ธรรมดา และการที่เราจะมีข้อมูลอย่างละเอียดคุณภาพสูงนั้นก็เป็นไปได้ยาก” สกัตต์กล่าว 

“เราก็ได้แต่หวังว่า เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ปฏิบัติการในอนาคตอันใกล้นี้ มันจะเป็นเครื่องมือใหม่ช่วยค้นหาระบบกาแล็กซีเหล่านี้ต่อไป” เขากล่าว

ดูท่าว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ น้องใหม่จะมีภารกิจที่น่าตื่นเต้นอีกหนึ่งภารกิจรอคอยอยู่เสียแล้ว และก็น่าจะ “เปิดโลก” ของเราให้ก้าวไกลมากกว่าที่เคยเป็นแน่

อ้างอิง

Futurism.com

Space.com1 / Space.com2

NASA

พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส