สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวเคราะห์บริวารของหลุมดำยักษ์

ดาวเคราะห์บริวารของหลุมดำยักษ์

16 ส.ค. 2563
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อเอ่ยถึงหลุมดำ หลายคนคงจะนึกถึงวัตถุจอมเขมือบที่ดูดกลืนทุกสิ่งทุกอย่างที่เข้าไปใกล้ บริเวณรอบหลุมดำคงจะต้องเป็นแดนแห่งความโกลาหล ทุกสิ่งทุกอย่างในบริเวณนี้จำต้องดิ้นรนในวาระสุดท้ายก่อนจะถูกกลืนหายไปตลอดกาล 

แต่ไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป เมื่อปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์พบว่าบริเวณรอบหลุมดำมวลยวดยิ่งมีเขตที่พอจะให้มีดาวเคราะห์นับพันดวงโคจรรอบอย่างสงบสุข 

ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบหลุมดำมวลยวดยิ่งอาจเป็นดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์มาก่อน ดาวฤกษ์อาจถูกหลุมดำกลางดาราจักรดึงดูดเข้ามาโคจรรอบใกล้ ๆ ได้ เช่นหลุมดำคนยิงธนูเอ* ซึ่งเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่อยู่ใจกลางดาราจักรทางช้างเผือกที่เราอาศัยอยู่ นักดาราศาสตร์พบว่ารอบหลุมดำมีดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งโคจรฉวัดเฉวียนอยู่ในรอบ ๆ ดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์เหล่านั้นก็อาจถูกหลุมดำคว้าเอามาโคจรได้เช่นกัน

นักวิจัยคณะหนึ่งนำโดย เคะอิชิ วะดะ จากมหาวิทยาลัยคะโงะชิมะในญี่ปุ่น ได้เสนอว่า อาจมีดาวเคราะห์รอบหลุมดำมวลยวดยิ่งอีกส่วนหนึ่งมีต้นกำเนิดต่างไป มีกระบวนการเกิดคล้ายดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์ แต่แทนที่จะเกิดขึ้นจากจานฝุ่นของดาวฤกษ์ กลับเกิดขึ้นมาท่ามกลางจานฝุ่นรอบหลุมดำโดยตรง 

ดาวเคราะห์เหล่านี้จะเรียกว่าดาวเคราะห์ก็คงไม่ถูกนัก เพราะไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์หรือวัตถุคล้ายดาวฤกษ์ตามนิยามของดาวเคราะห์ แล้วก็มีต้นกำเนิดต่างจากดาวเคราะห์ด้วย วะดะได้เสนอศัพท์ภาษาอังกฤษใหม่สำหรับเรียกวัตถุประเภทนี้ว่า blanet เลียนคำว่า planet ที่แปลว่าดาวเคราะห์

กระบวนการกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์เกิดขึ้นในกลุ่มฝุ่นรูปจานที่โคจรรอบรอบดาว ไฟฟ้าสถิตในเม็ดฝุ่นพาให้เริ่มเกาะติดกันเองเป็นก้อนเล็ก ๆ ต่อมาก็กลุ่มก้อนของฝุ่นเหล่านี้ก็มาเกาะติดพอกพูนจนใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ หลายล้านปีผ่านไป ก้อนฝุ่นเล็กก็สะสมมวลจนใหญ่ขึ้นเป็นดาวเคราะห์ในที่สุด

วะดะได้แสดงไว้ในรายงานการวิจัยเมื่อปีกลายว่า ที่ระยะหนึ่งรอบหลุมดำ ดาวเคราะห์ก็อาจเกิดขึ้นได้ด้วยกระบวนการคล้ายกันนี้ ซ้ำยังมีประสิทธิภาพมากกว่าบริเวณรอบดาวฤกษ์เสียอีก  วะดะคำนวณว่า สมมุติว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งมีมวล ล้านมวลสุริยะอาจสร้างดาวเคราะห์ได้ภายในเวลาประมาณ 70-80 ล้านปี ยิ่งที่ระยะห่างจากหลุมดำมากขึ้น ดาวเคราะห์ก็มีโอกาสมีมวลสูงมากขึ้น ที่ระยะประมาณ 13 ปีแสงจากหลุมดำ ดาวเคราะห์อาจมีมวลได้ตั้งแต่ 20 ถึง 30,000 มวลโลกเลยทีเดียว ซึ่งแทบจะเป็นขีดจำกัดสูงสุดของมวลดาวเคราะห์แล้ว

ภาพในจินตนาการของศิลปิน แสดงดาวเคราะห์ที่โคจรรอบหลุมดำมวลยวดยิ่ง  (จาก Kagoshima University)


ยิ่งหากเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่มีมวล 10 ล้านมวลสุริยะ ดาวเคราะห์ที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมีสะสมมวลได้มากขึ้นจนข้ามพรมแดนดาวเคราะห์ไปเป็นดาวแคระน้ำตาลได้เลยทีเดียว 

ขณะนี้ดาวเคราะห์ของหลุมดำยังเป็นวัตถุในทฤษฎี แต่การเสนอความเป็นไปได้ของวัตถุประเภทใหม่ย่อมเป็นการเปิดหน้าต่างการศึกษาเอกภพบานใหม่ให้นักดาราศาสตร์ได้ค้นคว้าวิจัยกันต่อไป

(จาก (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

ที่มา: