สมาคมดาราศาสตร์ไทย

หลุมดำยักษ์คู่

หลุมดำยักษ์คู่

27 พ.ย. 2545
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดาราจักร NGC 6240 อยู่ห่างจากโลก 400 ล้านปีแสง เป็นดาราจักรที่นักดาราศาสตร์ใช้เป็นตัวอย่างในการศึกษาดาราจักรที่มีอัตราการกำเนิดดาวฤกษ์สูงซึ่งเกิดจากการชนและรวมกันของดาราจักรสองดาราจักร การสำรวจดาราจักรนี้ก่อนหน้านี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ พบว่ามีการแผ่รังสีเอกซ์มาจากใจกลาง ส่วนการสำรวจด้วยรังสีอินฟราเรดและคลื่นวิทยุพบว่ามีนิวเคลียสสว่างสองนิวเคลียส แต่ยังไม่ทราบว่าสภาพที่แท้จริงของใจกลางของดาราจักรนี้เป็นอย่างไร ส่วนการสำรวจในย่านแสงที่ตามองเห็นช่วยให้คำตอบได้ไม่มากนักเนื่องจากใจกลางดาราจักรนี้มีก๊าซหนาทึบ 

การสำรวจดาราจักรนี้โดยนักดาราศาสตร์จากสถาบันฟิสิกส์นอกโลกมักซ์พลังค์ องค์การวิจัยอวกาศเนเธอร์แลนด์ และมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์เมื่อเร็ว ๆ นี้โดยใช้หอสังเกตการณ์จันทรา โดยใช้อุปกรณ์เอซีไอเอสถ่ายภาพ NGC 6240 เป็นเวลา 10.3 ชั่วโมง พบโฟตอนพลังงานสูงจากก๊าซที่เคลื่อนที่วนรอบนิวเคลียส และการแผ่รังสีเอกซ์จากอะตอมเหล็กที่เรืองแสงใกล้ ๆ นิวเคลียส เป็นการพิสูจน์ว่ารังสีเอกซ์แผ่มาจากหลุมดำยักษ์ที่อยู่ในนิวเคลียสทั้งสองนั้นเอง นับเป็นครั้งแรกที่มีการพบหลุมดำยักษ์สองดวงในดาราจักรเดียวกัน นอกจากนี้ยังพบว่าหลุมดำยักษ์ทั้งสองดวงต่างก็เป็นหลุมดำยักษ์กัมมันต์ทั้งคู่อีกด้วย 

การสำรวจดาราจักรนี้โดยนักดาราศาสตร์จากสถาบันฟิสิกส์นอกโลกมักซ์พลังค์ องค์การวิจัยอวกาศเนเธอร์แลนด์ และมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์เมื่อเร็ว ๆ นี้โดยใช้หอสังเกตการณ์จันทรา โดยใช้อุปกรณ์เอซีไอเอสถ่ายภาพ NGC 6240 เป็นเวลา 10.3 ชั่วโมง พบโฟตอนพลังงานสูงจากก๊าซที่เคลื่อนที่วนรอบนิวเคลียส และการแผ่รังสีเอกซ์จากอะตอมเหล็กที่เรืองแสงใกล้ ๆ นิวเคลียส เป็นการพิสูจน์ว่ารังสีเอกซ์แผ่มาจากหลุมดำยักษ์ที่อยู่ในนิวเคลียสทั้งสองนั้นเอง นับเป็นครั้งแรกที่มีการพบหลุมดำยักษ์สองดวงในดาราจักรเดียวกัน นอกจากนี้ยังพบว่าหลุมดำยักษ์ทั้งสองดวงต่างก็เป็นหลุมดำยักษ์กัมมันต์ทั้งคู่อีกด้วย 

การค้นพบหลุมดำคู่ในครั้งนี้เป็นการสนับสนุนทฤษฎีทีกล่าวว่าหลุมดำสามารถรวมกันและมีขนาดใหญ่ขึ้นได้ และช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เข้าใจถึงการกำเนิดและวิวัฒนาการของหลุมดำได้เป็นอย่างดี 

ขณะนี้หลุมดำคู่ของ NGC 6240 อยู่ห่างกัน 3,000 ปีแสง กำลังเคลื่อนที่เข้าใกล้กันเรื่อย ๆ ภายในอีกไม่กี่ร้อยล้านปีข้างหน้า หลุมดำทั้งสองจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว กลายเป็นหลุมดำยักษ์ที่ใหญ่กว่าเดิม แผ่คลื่นความโน้มถ่วงรุนแรงออกมาโดยรอบ คลื่นความโน้มถ่วงนี้จะทำให้ปริภูมิโดยรอบพลิ้วไหวเป็นระลอก ซึ่งส่งผลให้ระยะห่างระหว่างวัตถุต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย องค์การนาซาได้มีโครงการที่จะติดตั้งเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงนี้ในอวกาศ มีชื่อว่า ลิซา (LISA--Laser InterferometerSpace Antenna) เมื่อติดตั้งเสร็จสมบูรณ์แล้ว คาดว่าจะสามารถตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากเหตุการณ์คล้าย ๆ กันนี้ได้ นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า ในเอกภพที่มองเห็นนี้มีการกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงครั้งใหญ่ ๆ ถึงปีละหลายครั้ง 



ดาราจักร NGC 6240 ถ่ายโดยหอสังเกตการณ์จันทรา เกิดจากการชนกันของดาราจักรสองดาราจักรในอดีตซึ่งทำให้มีรูปร่างเหมือนผีเสื้อ และมีหลุมดำยักษ์สองดวง (ภาพจาก NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al)

ภาพวาดของศิลปินแสดงโครงสร้างภายนอกหลุมดำ หลุมดำมีจานของก๊าซล้อมรอบ ก๊าซในจานนี้ร้อนจัดและแผ่รังสีเอกซ์ จึงสามารถตรวจจับได้โดยกล้องรังสีเอกซ์ (CXC/M.Weiss)

ภาพวาดของศิลปินแสดงโครงสร้างภายนอกหลุมดำ หลุมดำมีจานของก๊าซล้อมรอบ ก๊าซในจานนี้ร้อนจัดและแผ่รังสีเอกซ์ จึงสามารถตรวจจับได้โดยกล้องรังสีเอกซ์ (CXC/M.Weiss)

ดาราจักร NGC 6240 ที่ถ่ายในย่านความถี่ที่ตามองเห็น (ซ้าย) ถ่ายโดยกล้อง WFPC2 ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เปรียบเทียบกับภาพในมุมเดียวกันที่ถ่ายในย่านรังสีเอกซ์ (ขวา) โดยหอสังเกตการณ์จันทรา ภาพจากจันทราแสดงจุดสว่างสองจุดที่เป็นตำแหน่งของหลุมดำยักษ์อย่างชัดเจน (ภาพจาก NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.; Optical: NASA/STScI/R.P.van der Marel & J.Gerssen)

ดาราจักร NGC 6240 ที่ถ่ายในย่านความถี่ที่ตามองเห็น (ซ้าย) ถ่ายโดยกล้อง WFPC2 ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เปรียบเทียบกับภาพในมุมเดียวกันที่ถ่ายในย่านรังสีเอกซ์ (ขวา) โดยหอสังเกตการณ์จันทรา ภาพจากจันทราแสดงจุดสว่างสองจุดที่เป็นตำแหน่งของหลุมดำยักษ์อย่างชัดเจน (ภาพจาก NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.; Optical: NASA/STScI/R.P.van der Marel & J.Gerssen)

ที่มา: