สมาคมดาราศาสตร์ไทย

หลุมดำแต่ละแห่งมีมวลเท่ากันหรือไม่?

หลุมดำแต่ละแห่งมีมวลเท่ากันหรือไม่?

1 เม.ย. 2541
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ทฤษฎีทางจักรวาลวิทยากล่าวไว้ว่า ดาวฤกษ์มีกำเนิดมาจากกลุ่มแก๊สในอวกาศมารวมตัวกันจนเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ และปลดปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งมวลของดาวฤกษ์จะแตกต่างกันมาก ดวงหนึ่งอาจมีมวลเพียงหนึ่งในสิบของดวงอาทิตย์ ในขณะที่อีกดวงหนึ่งอาจถึงหนักเป็นร้อยเท่าของดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ๆ จะมีจุดจบไปเป็นหลุมดำ ซึ่งนักดาราศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำที่เป็นศพของดาวฤกษ์นี้จะมีมวลต่าง ๆ กันไปตั้งแต่ประมาณ เท่าของดวงอาทิตย์จนถึงหลายสิบเท่าของดวงอาทิตย์ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ที่เป็นต้นกำเนิดของหลุมดำนั้น 

ชาลส์ ไบลิน นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยลได้ทำการศึกษาหลุมดำที่เป็นสมาชิกของระบบดาวคู่ ที่ในดาราจักรทางช้างเผือกจำนวน ดวง และพบว่า ใน ดวงนี้มีมวลที่ใกล้เคียงกันมากหรือเกือบจะเท่ากันคือประมาณ เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ข้อมูลนี้เป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์ไม่เคยคาดคิดกันมาก่อนและยังหาคำอธิบายไม่ได้ 

ตามแนวคิดของนักดาราศาสตร์ในปัจจุบันเกี่ยวกับการเกิดหลุมดำคือ เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์มาก ๆ ได้เผาผลาญใช้พลังงานบริเวณใจกลางไปจนเกือบหมด กระบวนการหลอมเหล็กจะเกิดขึ้นแทนที่ แต่กระบวนการหลอมเหล็กไม่ได้ปลดปล่อยพลังงานออกมาดังเช่นปฏิกิริยานิวเคลียร์ แรงดันจากภายในดาวจึงแพ้แรงโน้มถ่วงของตัวดาวเอง มวลมหาศาลของดาวจะทำให้ดาวยุบตัวลงไป การยุบตัวก่อให้เกิดคลื่นช็อกขึ้นกลายเป็นการระเบิดอย่างรุนแรง สาดเหวี่ยงเปลือกนอกของดาวออกมาข้างนอก เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา แกนกลางของดาวยังคงยุบตัวต่อไปเรื่อย ๆ หากแกนกลางเหลือมวลหลังการระเบิดไม่ถึง เท่าของดวงอาทิตย์ การยุบตัวจะหยุดอยู่ที่เป็นดาวนิวตรอน หากแกนกลางเหลือมวลมากกว่านั้น มันจะยุบตัวไปอย่างไม่หยุดยั้งจนกระทั่งกลายเป็นหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุจอมเขมือบที่ดูดได้ทุกสิ่งทุกอย่าง ไม่มีสิ่งใดเล็ดลอดออกมาจากหลุมดำได้แม้แต่แสง 

ตามแนวคิดที่กล่าวมานี้ไม่มีสิ่งใดเลยที่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดหลุมดำที่ไบลินสำรวจ ดวงมีมวลเท่า ๆ กัน บางทีอาจเกี่ยวกับการยุบตัวในซูเปอร์โนวา หรือเกี่ยวกับพัฒนาการของระบบดาวคู่ซึ่งกำหนดให้มวลของหลุมดำคงที่อยู่ที่ เท่าของดาวอาทิตย์ ส่วนหลุมดำอีกดวงหนึ่งที่ไบลินสำรวจนั้นมีมวลประมาณ 10 ถึง 14 เท่าของดวงอาทิตย์นั้นอาจอยู่ในอีกกลุ่มย่อยหนึ่งก็ได้ 

ถึงคราวนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จะต้องกลับไปทบทวนแบบจำลองของซูเปอร์โนวาอีกครั้ง 

ที่มา: