หลุมดำที่อาจมีอยู่ในกาแลคซีเพื่อนบ้าน
ดาวที่เคลื่อนที่เร็วมากบางส่วนในทางช้างเผือก ดูเหมือนจะย้อนเส้นทางกลับไปได้ถึงเมฆมาเจลลันใหญ่ ในรายงานก่อนตีพิมพ์ที่ยังไม่ผ่านพิชญพิจารณ์ นักดาราศาสตร์ผู้แสดงว่ากำเนิดของดาวเหล่านี้ทำให้พวกมันเป็นหลักฐานถึงการมีอยู่ของหลุมดำขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในกาแลคซีเพื่อนบ้านแห่งนี้ เมื่อแรงโน้มถ่วงของหลุมดำทำให้ดาวมีความเร็วสูงขึ้นจนหนีออกมา
ดาวเกือบทั้งหมดโคจรรอบกาแลคซีในเส้นทางที่แน่นอน แต่บางส่วนก็วิ่งผ่านทางช้างเผือกด้วยความเร็วที่สูงมากๆ ซึ่งจะเรียกดาวเหล่านี้ว่า HVSs(hypervelocity stars อาจมีความเร็วมากกว่า 1 พันกิโลเมตรต่อวินาที) พวกมันเคลื่อนที่เร็วมากโดยเฉพาะในกลด(halo) กาแลคซี จนสุดท้ายพวกมันจะหนีออกไปจากกาแลคซีได้กลายเป็น HVS อิสระ คิดกันว่าพวกมันอาจจะเป็นดาวข้างเคียงของซุปเปอร์โนวา ซึ่งการระเบิดรุนแรงได้ผลักส่งดาวที่อยู่ใกล้ออกมา หรือไม่ก็เป็นผลจากการรบกวนโดยหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ในใจกลางกาแลคซี
ภาพแสดงเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Cloud) เหนือหอสังเกตการณ์พารานัลและกล้ององค์ประกอบทั้งสี่ของเครือข่าย VLT(Very Large Telescope) ภาพปก เมฆมาเจลลันใหญ่จากตำแหน่งของหอสังเกตการณ์ลาซิลญา โดย DSLR credit Zdeněk Bardon/ESO
ในปี 2006 การสำรวจกลดของทางช้างเผือกได้พบ HVSs อิสระชนิดบี(B-type; ดาวฤกษ์กลุ่มที่มีมวลสูงและร้อนมากที่สุดเป็นอันดับสอง) 21 ดวง กลุ่มนี้สร้างความฉงนให้นักดาราศาสตร์นับแต่นั้นมา โดยเฉพาะคำถามที่ว่าเพราะเหตุใดในจำนวนนั้นมี 11 ดวงที่ไปกระจุกอยู่ในพื้นที่ 5% ในกลุ่มดาวสิงโต(Leo)
อย่างไรก็ตาม เมื่อทีมนักวิจัยตามรอยเส้นทางดาวเหล่านี้ย้อนไป ก็รู้สึกถึงอิทธิพลสนามแรงโน้มถ่วงที่พวกมันได้เจอมา พวกเขาพบว่ามีบางสิ่งที่พิเศษ ครึ่งหนึ่งของ HVSs อิสระที่พบโดยการสำรวจ HVS ไม่ได้ย้อนกลับไปที่ใจกลางกาแลคซี แต่มาจาก เมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud; LMC) ผู้เขียนเขียนไว้ ความคิดที่ HVSs บางส่วนมาจากกาแลคซีเพื่อนบ้าน ก็ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ไม่มีใครเคยคาดว่าจะเป็นเรื่องที่ปกติอย่างนี้
LMC ผลิตดาวขนาดใหญ่จำนวนมากที่จะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาได้ ซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์สุดท้ายที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าก็เกิดใน LMC ไม่ใช่ในกาแลคซีของเรา อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ซุปเปอร์โนวาเป็นต้นเหตุที่ดีในการสร้าง HVSs ขนาดเล็ก แต่กลับทำให้บีไทป์ทั้งหมดเดินทางเร็วขนาดนั้นไม่ได้ ทำให้ไม่น่าที่จะเป็นกลไกเบื้องหลังดาวในการสำรวจ HVS นี้
ดาวเทียมไกอาเป็นดาวเทียมนักทำแผนที่ สำรวจตำแหน่งและความเร็วของดาวหลายพันล้านดวงในทางช้างเผือก ไกอาถ่ายภาพทางช้างเผือกและเมฆมาเจลลันทั้งสอง
ทีมวิจัยที่นำโดย Jiwon Han นักศึกษาที่ศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์(CfA) ได้สร้างแบบจำลองที่ HVSs ถ้ามันถูกเร่งความเร็วโดยหลุมดำยักษ์ ผ่านกลไกฮิลส์(Hills mechanism) ซึ่งเกี่ยวข้องกับดาวสองดวงในวงโคจรระยะประชิดที่เข้าไปใกล้หลุมดำมวลมหาศาลแห่งหนึ่ง โดยดาวดวงหนึ่งถูกดึงไว้ในขณะที่อีกดวงถูกยิงออกมาเร็วมากๆ ก็เหมือนกับว่าถ้ามีใครสักคนอยากจะเป็นมือที่สามในชีวิตคู่ ก็ต้องดึงฝั่งหนึ่งไว้
LMC อยู่ในวงโคจรรอบทางช้างเผือก และความเร็วการโคจรที่ใส่รวมกับหลุมดำนี้ ได้สร้างกระจุกของ HVSs รอบกลุ่มดาวสิงโตจากมุมมองของเรา เหมือนกับที่สำรวจพบ ในบรรดา HVSs อิสระชนิดบี 21 ดวง ผู้เขียนบอกว่ามี 9 ดวงที่อาจจะหรือน่าจะมาจาก LMC, อีก 7 ดวงมาจากใจกลางกาแลคซีของเรา ส่วนแหล่งของอีก 5 ดวงที่เหลือยังมีความไม่แน่นอน
จากลำดับเหตุการณ์นี้ ผู้เขียนสรุปว่าหลุมดำมวลมหาศาลของ LMC น่าจะมีมวลราว 6 แสนเท่าดวงอาทิตย์เพื่อสร้าง HVSs ชนิดบีมากมายอย่างนี้ นี่ก็เล็กกว่าเมื่อเทียบกับ คนยิงธนู เอ สตาร์(Sagittarius A*) ซึ่งมีมวล 4.3 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ แต่ก็ยังใหญ่กว่าการประเมินก่อนหน้านี้ในกาแลคซีขนาดเล็กอย่าง LMC ซึ่งบางงานบอกว่าอาจจะเล็กถึง 1 พันเท่าดวงอาทิตย์ทีเดียว
แบบจำลองทำนายการกระจุกดาวอย่างหนาแน่นมากผิดปกติในทางช้างเผือกในทิศทางกลุ่มดาวสิงโตซึ่งเรียกว่า Leo Overdensity ตามที่สำรวจพบในการสำรวจ HVS
คิดกันว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ทุกแห่งมีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่มั่นใจว่าแนวโน้มนี้จะขยายไปถึงกาแลคซีแคระอย่างเมฆมาเจลลันหรือไม่ การค้นพบเหล่านี้อาจทำให้ต้องพิจารณาใหม่
บางครั้ง ทางช้างเผือกก็ดูเหมือนอันธพาล กลืนกินกาแลคซีขนาดเล็กกว่าจำนวนมากเพื่อให้มีมวลสูง และผู้อยู่รอดที่ถูกริบมวลบางส่วนอย่างเมฆมาเจลลัน อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่า LMC เป็นกาแลคซีขนาดเล็กที่ไม่โดนรังแกขนาดนั้น การศึกษานี้นำเสนอต่อ Astrophysical Journal และเผยแพร่บนเวบ arXiv
ปัจจุบันนี้ LMC โคจรรอบทางช้างเผือกที่ระยะทางราว 160,000 ปีแสง มันค่อยๆ หมุนวนเข้าหาทางช้างเผือกอย่างช้าๆ ในการเต้นรำนี้ ซึ่งการประเมินล่าสุดบอกว่าน่าจะอีกราว 2 พันล้านปีข้างหน้า เมื่อกาแลคซีทั้งสองควบรวมกัน หลุมดำมวลมหาศาลใน LMC(ถ้ามีอยู่) ก็จะเข้ามาในใจกลางทางช้างเผือก และหลังจากเวลาผ่านไปเนิ่นนาน สุดท้ายก็จะควบรวมกับ Sgr A* สร้างหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีก
แผนภาพพายแสดงผลจากการวิเคราะห์ HVSs ของทีม ในบรรดา HVSs ที่จำแนกได้อย่างแน่ชัด มี 9 จาก 16 ที่มีกำเนิดจาก LMC
งานวิจัยเกี่ยวกับ HVSs ที่เพิ่มขึ้นจะช่วยยืนยันผลสรุปนี้ ข้อมูลของดาวเทียมไกอาน่าจะช่วยค้นหา HVSs ได้มากขึ้นเมื่อจะมีข้อมูลมากขึ้นในการเผยแพร่ข้อมูลครั้งต่อๆ ไป เมื่อมีข้อมูลมากขึ้น นักวิจัยก็สามารถสร้างแบบจำลองในรายละเอียดได้มากขึ้น และพัฒนาทฤษฎีกำเนิด HVSs และการเดินทางของพวกมันได้
แหล่งข่าว iflscience.com : a black hole may be firing fast stars at us from the Large Magellanic Cloud
sciencealert.com : a supermassive black hole is on a collision course with the Milky Way
phys.org : there could be a supermassive black hole in the Large Magellanic Cloud hurling stars at the Milky Way
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
