สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบหลุมดำเดี่ยวผ่านหน้าดาวฤกษ์

พบหลุมดำเดี่ยวผ่านหน้าดาวฤกษ์

1 ก.พ. 2543
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
นักดาราศาสตร์ได้พบหลุมดำเดี่ยวที่มีมวลระดับดาวฤกษ์สองดวงผ่านหน้าดาวฤกษ์ดวงอื่นในดาราจักรทางช้างเผือกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อื่นบนพื้นโลกในออสเตรเลียและชิลี 

การค้นพบหลุมดำที่มีมวลระดับดาวฤกษ์ก่อนหน้านี้ มักจะพบอยู่กับระบบดาวคู่ ซึ่งเป็นการค้นพบโดยการตีความจากการเคลื่อนไหวแกว่งไกวของดาวฤกษ์สหาย แต่หลุมดำที่ค้นพบในครั้งนี้ถูกค้นพบทางอ้อมจากปรากฏการณ์เลนส์จุลภาคเมื่อหลุมดำผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่อยู่ฉากหลัง แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำจะขยายแสงของดาวฤกษ์ที่อยู่ข้างหลังให้สว่างขึ้นกว่าปกติ 

"การค้นพบครั้งนี้บ่งบอกเป็นนัยว่า หลุมดำอาจเป็นสิ่งที่มีอยู่ทั่วไป และดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ๆ เมื่อสิ้นอายุขัยแล้วจะมีแนวโน้มที่กลายเป็นหลุมดำมากกว่าที่จะกลายเป็นดาวนิวตรอน" เดวิด เบนเนตต์จากมหาวิทยาลัยนอเตอร์แดม กล่าวในที่ประชุมครั้งที่ 195 ของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกาที่จัดขึ้นที่แอตแลนตาเมื่อวันที่ 13 มกราคมที่ผ่านมา 

นอกจากนี้ การค้นพบครั้งนี้ยังบอกว่าหลุมดำที่มีมวลระดับดาวฤกษ์สามารถเกิดขึ้นได้จากการยุบตัวของดาวเพียงลำพัง ไม่จำเป็นต้องอาศัยการกระตุ้นจากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ข้างเคียง ซึ่งเป็นไปตามที่นักดาราศาสตร์ดาวฤกษ์ได้สันนิษฐานมาเป็นเวลานาน 

เมื่อหลุมดำผ่านหน้าดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง สนามความโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำจะเบนแสงจากดาวฤกษ์ด้านหลังเข้ามาสู่สายตาของเราทำให้ดูเหมือนกับมีดาวฤกษ์สองดวง มุมหักเหของแสงนี้แคบมากจนแม้แต่กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลก็ยังไม่สามารถแยกภาพออกเป็นสองจุดได้ แต่สามารถสังเกตได้จากแสงสว่างที่มากขึ้นอย่างฉับพลัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์เลนส์จุลภาค 

จากการวิเคราะห์ปรากฏการณ์เลนส์จุลภาคที่เกิดขึ้นสองครั้ง ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณมวลของวัตถุที่ผ่านหน้าได้ว่ามีประมาณ เท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งมากเกินกว่าที่จะเป็นดาวแคระขาวหรือดาวนิวตรอน ดังนั้นจึงเชื่อว่าวัตถุที่เข้ามาบังนี้น่าจะเป็นหลุมดำมากกว่าอย่างอื่น 

ปรากฏการณ์เลนส์จุลภาคสองครั้งนี้ค้นพบในปี 2539 และ 2541 จากกล้องโทรทรรศน์ขนาด 1.3 เมตรที่หอสังเกตการณ์เมาต์สตรอมโลในแคนเบอร์รา ออสเตรเลีย ในขณะที่ความสว่างของปรากฏการณ์กำลังเพิ่มขึ้น หลังจากที่แจ้งข่าวไปยังเครือข่ายไมโครเลนซิงสากล ทำให้หอดูดาวอื่น ๆ เช่น หอสังเกตการณ์เซโร โตโลโล อินเตอร์อเมริกันที่มีกล้องขนาด 0.9 เมตร ทีมงานไมโครเลนซิงพลาเนตเสิร์ชที่มีกล้องดูดาวขนาด 1.9 เมตร และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลช่วยกันติดตามปรากฏการณ์นี้อย่างใกล้ชิด และทำให้สามารถคำนวณมวลของหลุมดำได้อย่างแม่นยำ 

เหตุการณ์เลนส์จุลภาคทั้งสองเกิดขึ้นใช้เวลานานถึง 800 และ 500 วัน ระยะเวลาที่นานมากเป็นหลักฐานหนึ่งที่บอกให้ทราบว่าวัตถุที่เข้ามาบังมีมวลมาก 

(สองภาพซ้าย) บริเวณที่คับคั่งไปด้วยดาวฤกษ์มากมายที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก จุดแสงที่อยู่กลางภาพมีความสว่างขึ้นเมื่อมีวัตถุที่มองไม่เห็นดวงหนึ่งผ่านหน้า เชื่อว่าวัตถุที่มาบังนี้เป็นหลุมดำที่มีมวล 6 เท่าของดวงอาทิตย์ ภาพโดย NOAO, Cerro Tololo Inter-American Observatory (ขวา) ภาพถ่ายในบริเวณเดียวกันที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2542 สามารถแยกภาพของดาวได้อย่างชัดเจน ภาพโดย นาซา และ เดฟ เบนเนตต์ (มหาวิทยาลัยนอเตอร์แดม)

(สองภาพซ้าย) บริเวณที่คับคั่งไปด้วยดาวฤกษ์มากมายที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก จุดแสงที่อยู่กลางภาพมีความสว่างขึ้นเมื่อมีวัตถุที่มองไม่เห็นดวงหนึ่งผ่านหน้า เชื่อว่าวัตถุที่มาบังนี้เป็นหลุมดำที่มีมวล 6 เท่าของดวงอาทิตย์ ภาพโดย NOAO, Cerro Tololo Inter-American Observatory (ขวา) ภาพถ่ายในบริเวณเดียวกันที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2542 สามารถแยกภาพของดาวได้อย่างชัดเจน ภาพโดย นาซา และ เดฟ เบนเนตต์ (มหาวิทยาลัยนอเตอร์แดม)