สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบหลุมดำมวลยวดยิ่งกำลังหนีออกจากดาราจักรของตัวเอง

พบหลุมดำมวลยวดยิ่งกำลังหนีออกจากดาราจักรของตัวเอง

27 ม.ค. 2569
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อปี 2566 นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งแห่งหนึ่ง อยู่ห่างจากโลก 7.5 พันล้านปีแสง มีมวลประมาณ 10 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ 

การค้นพบในครั้งนั้นไม่เพียงแต่พบหลุมดำเท่านั้น ยังพบคลื่นกระแทกโค้งที่ด้านหนึ่งของหลุมดำ และพบบริเวณที่มีการกำเนิดดาวเรียงกันเป็นสายที่อีกด้านหนึ่งที่มีความยาวถึง 200,000 ปีแสง สิ่งเหล่านี้แสดงว่าหลุมดำดวงนี้การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจนเหมือนกำลังจะหลุดจากดาราจักรที่อาศัยอยู่ 

หลุมดำ อาร์บีเอช-1 (RBH-1)
หลุมดำ อาร์บีเอช-1 (RBH-1) จากจินตนาการของศิลปิน  (จาก NASA, ESA, Leah Hustak/STScI)

หลุมดำ อาร์บีเอช-1 (RBH-1)
ภาพหลุมดำอาร์บีเอช-1 (RBH-1) ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ทางซ้ายคือดาราจักรที่หลุมดำอยู่ ทางขวาคือคลื่นกระแทกโค้ง   (จาก van Dokkum et al., ApJL, 2023)


ดาราจักรเกือบทุกดาราจักรมีหลุมดำมวลยวดยิ่งอยู่ที่ใจกลาง หลุมดำมวลยวดยิ่งจึงเปรียบเหมือนไข่แดงของดาราจักร มีดวงดาวและแก๊สโคจรไปรอบ ๆ 

แต่นั่นก็มิได้หมายความว่าหลุมดำจะอยู่ที่ใจกลางดาราจักรนิ่ง ๆ เสมอไป หากมีการรบกวนที่มากพอ ก็อาจทำให้หลุมดำมวลยวดยิ่งนั้นเคลื่อนที่จนทะลุดาราจักรของตนเองออกมาภายนอกได้ 

นักดาราศาสตร์ได้เคยศึกษาดาราจักรหลายดาราจักรที่หลุมดำมวลยวดยิ่งไม่อยู่ตรงกลาง บางดาราจักรก็มีหลุมดำมวลยวดยิ่งสองแห่ง โดยอีกแห่งหนึ่งอยู่บริเวณขอบดาราจักร บางดาราจักรก็ดูเหมือนไม่มีหลุมดำมวลยวดยิ่งเลย สิ่งเหล่านี้ย่อมสนับสนุนว่ามีความเป็นไปได้ที่หลุมดำมวลยวดยิ่งอาจวิ่งหลุดออกจากดาราจักรต้นกำเนิดได้ หากเป็นจริง ย่อมหมายความว่าในเอกภพยังมีหลุมดำมวลยวดยิ่งอิสระที่พเนจรไปในความอ้างว้างและมืดมิด

เพื่อเป็นการพิสูจน์ว่า หลุมดำที่เพิ่งพบนี้เป็นหลุมดำที่กำลังหลุดออกจากดาราจักรจริง พีเทอร์ แวน ดอกคุม นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยลได้ใช้สเปกโทรกราฟอินฟราเรดใกล้ชื่อเนียร์สเปกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์วัดความเร็วของหลุมดำนี้ ผลออกมาปรากฏว่า หลุมดำแห่งนี้กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 950 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 0.32 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ซึ่งเร็วพอที่จะหลุดพ้นจากความโน้มถ่วงของดาราจักรตนเองได้ นี่เป็นการยืนยันว่า หลุมดำนี้วิ่งทะลุดาราจักรออกไปสู่ภายนอกจริง 

นักดาราศาสตร์คณะของดอกคุมตั้งชื่อหลุมดำนี้ว่า อาร์บีเอช-1 (RBH -- Runaway Black Hole) หมายเลข หมายความว่าเป็นหลุมดำดวงแรกที่ยืนยันได้ว่าเป็นหลุมดำที่กำลังเคลื่อนที่หนีออกจากดาราจักรตัวเอง 

เรื่องที่จะมีวัตถุในระบบหนึ่งเคลื่อนที่เร็วจนหลุดออกไปเป็นเรื่องเป็นไปได้ ดาวเคราะห์บางดวงก็มีโอกาสหลุดออกจากระบบสุริยะ ดาวฤกษ์บางดวงก็มีโอกาสหลุดออกจากดาราจักร หลุมดำมวลยวดยิ่งของดาราจักรก็มีโอกาสหลุดออกจากดาราจักรได้เช่นกัน แต่สิ่งที่ชวนคิดก็คือ กระบวนการอะไรกันที่มีพลังงานมากถึงขนาดดีดหลุมดำที่มีมวลมหาศาลออกจากดาราจักรได้

ณ ขณะนี้ นักดาราศาสตร์เชื่อว่ากลไกที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือ แรงสะท้อนทางความโน้มถ่วงที่เกิดจากหลุมดำชนกัน เป็นตัวดีดหลุมดำให้หลุดออกจากดาราจักร

หลุมดำ อาร์บีเอช-1 (RBH-1)
ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ แสดงคลื่นกระแทกโค้งที่อยู่ด้านหน้าของโครงสร้าง   (จาก van Dokkum et al., arXiv, 2025)


แผนภูมิเรขาคณิตที่แสดงคลื่นกระแทก  (จาก van Dokkum et al., arXiv, 2025)