สมาคมดาราศาสตร์ไทย

จันทราพิสูจน์หลุมดำในทางช้างเผือก

จันทราพิสูจน์หลุมดำในทางช้างเผือก

22 ก.ย. 2544
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
จนถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์เชื่อว่าในใจกลางของดาราจักรที่มีดุมกลางใหญ่ทุกดาราจักรจะมีหลุมดำอยู่เสมอ รวมถึงดาราจักรทางช้างเผือกของเราด้วย ดาราจักรของเรามีหลุมดำที่มีมวล 2.6 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์อยู่ ถึงแม้หลุมดำในใจกลางดาราจักรนี้จะมองไม่เห็นได้โดยตรง แต่สามารถพิสูจน์ได้โดยการสังเกตและตีความจากการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ข้างเคียงซึ่งถูกรบกวนด้วยแรงดึงดูดจากหลุมดำ

แต่นักดาราศาสตร์บางคนตั้งข้อสงสัยว่า ใจกลางของดาราจักรทางช้างเผือกมีความมืดและสงบเงียบกว่าปรกติผิดวิสัยหลุมดำกลางดาราจักรทั่วไป ตำแหน่งของวัตถุนั้นก็มีเพียงการแผ่รังสีวิทยุและรังสีเอกซ์อ่อนๆ ออกมาเท่านั้น ถ้ามีหลุมดำอยู่จริง ก็น่าจะมีการแผ่รังสีเข้มข้นออกมาเพราะบริเวณรอบใจกลางดาราจักรมีสสารคอยให้หลุมดำกลืนกินมากมายอยู่แล้ว หรือไม่ก็อาจเป็นเพราะหลุมดำดูดกินสสารอย่างมีประสิทธิภาพมากจนมีพลังงานเล็ดลอดออกมาน้อยมาก 

ด้วยเหตุนี้จึงมีผู้เสนอทฤษฎีขึ้นมาหลายทฤษฎีเพื่ออธิบายว่าสิ่งที่อยู่ในใจกลางดาราจักรคืออะไรถ้าไม่ใช่หลุมดำ เช่น อาจดาวฤกษ์ที่กระจุกตัวอยู่เป็นก้อนเมฆขนาดใหญ่ เป็นแอ่งนิวทริโน หรืออาจเป็นกระจุกของสสารมืดบางอย่างก็ได้ 

"ตอนนี้ทฤษฎีพวกนั้นตกกระป๋องไปหมดแล้ว มันเป็นหลุมดำอย่างแน่นอน" เฟรเดอริก บากานอฟ จากเอ็มไอที กล่าวไว้ในวารสาร Nature เพราะจากการสำรวจโดยสถานีสังเกตการณ์จันทรา ซึ่งมีความไวในย่านรังสีเอกซ์สูงมาก ได้พบว่ารังสีที่แผ่ออกมาจากจุดใจกลางของดาราจักรทางช้างเผือกมีการเปลี่ยนแปลงรวดเร็วมาก บางครั้งมีการเปลี่ยนแปลงภายในเวลาเพียง 10 นาทีเท่านั้น ภายในช่วงเวลาดังกล่าว แสงเดินทางได้เป็นระยะทางไกลกว่า หน่วยดาราศาสตร์เล็กน้อยเท่านั้น แสดงว่าแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์นั้นจะมีขนาดไม่เกินไปกว่านี้ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ถ้าวัตถุขนาดนี้มีมวล 2.6 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ จะกลายเป็นหลุมดำอย่างรวดเร็ว 

ภาพรังสีเอกซ์ของใจกลางดาราจักรทางช้างเผือกที่ถ่ายโดยสถานีสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทรา จุดสว่างทางซ้ายคือ ซาจิแทรีอัส เอ การเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วเป็นสิ่งยืนยันถึงขนาดที่เล็กได้เป็นอย่างดี (ภาพจาก Chandra X-ray Center/NASA/MIT/PSU)

ภาพรังสีเอกซ์ของใจกลางดาราจักรทางช้างเผือกที่ถ่ายโดยสถานีสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทรา จุดสว่างทางซ้ายคือ ซาจิแทรีอัส เอ การเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วเป็นสิ่งยืนยันถึงขนาดที่เล็กได้เป็นอย่างดี (ภาพจาก Chandra X-ray Center/NASA/MIT/PSU)