นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาจพบหลุมดำชนิดหายากในดาราจักรแอนโดรเมดา

ทีมนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชื่อว่าลูกโลกของดาวฤกษ์ในดาราจักรข้างบ้านกำลังซ่อนหลุมดำมวลปานกลาง ซึ่งเป็นประเภทที่คาดการณ์ว่าจะมีอยู่จริงแต่ไม่เคยมีใครพบเห็นแน่นอน

กระจุกดาวทรงกลมที่เป็นปัญหานี้เรียกว่า B023-G078 และตั้งอยู่บริเวณรอบนอกของกาแล็กซีแอนโดรเมดา ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2.5 ล้านปีแสง นักวิจัยเชื่อว่ากระจุกดาวซึ่งมีมวลถึง 6.2 ล้านดวงอาทิตย์ แท้จริงแล้วเป็นนิวเคลียสแบบปล้น คือซากของกาแลคซีขนาดเล็กหลายแห่งที่รวมตัวกันเป็นก้อน นักวิจัยในบทความที่ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal กล่าวว่า จุดศูนย์กลางของหลุมดำมวลปานกลาง (IMBH) ของดาราจักรนี้คือหลุมดำมวลปานกลาง

“สิ่งที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับ IMBH นี้คือที่ตั้งของมัน—อยู่ในกระจุกดาวมวลสูงรอบๆ แอนโดรเมดา ซึ่งเราคิดว่าเป็นแกนกลางของดาราจักรแคระในอดีต ซึ่งเขตชานเมืองถูกแรงโน้มถ่วงของแอนโดรเมดาปล้นไป” Anil Seth นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก University of Utah และผู้ร่วมเขียนบทความล่าสุดในอีเมลถึง Gizmodo “จากงานก่อนหน้านี้ในนิวเคลียสที่มีมวลสูงกว่า การจำลอง และงานนี้ ดูเหมือนว่านิวเคลียสของดาราจักรที่ปล้นสะดมนี้จริง ๆ แล้วอาจเป็นสภาพแวดล้อมทั่วไปที่สุดสำหรับ IMBH (กล่าวคือ อาจมีนิวเคลียสในดาราจักรแบบปล้นสะดมมากกว่าในดาราจักรในปัจจุบัน นิวเคลียส)”

หลุมดำมีขนาดใหญ่ทั้งหมด แต่มี " ใหญ่" ในจักรวาล หลายรูปแบบ หลุมดำทั้งสามประเภท ได้แก่ มวลดาว มวลกลาง และมวลมหาศาล อธิบายไว้โดยสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ของเรา หลุมดำมวลดาวฤกษ์โดยทั่วไปจะมีมวลตั้งแต่ 10 ถึง 100 เท่า ของ มวลดวงอาทิตย์ หลุมดำมวลมหาศาลอาจมีขนาดเป็นพันล้านเท่า ทำให้พวกมัน เป็นวัตถุที่มีขนาดใหญ่ที่สุด (และหนาแน่นที่สุดอย่างแน่นอน) ในจักรวาล

แต่หลุมดำมวลปานกลางในช่วงมวลดวงอาทิตย์ 100, 000 ถึง 1 ล้านนั้นไม่มีคำอธิบายจากบันทึกทางดาราศาสตร์ พวกมันหายากมากที่หลุมดำมวลปานกลางที่น่าสงสัยยังคงถูกเรียกว่าเป็นตัวเลือก เนื่องจากยังไม่มี การ ยืนยัน ใดๆ ก่อนหน้านี้เคยตรวจพบผู้ต้องสงสัยหลุมดำมวลปานกลาง โดยใช้รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ แต่ยังไม่มีผู้ทดสอบรายใดที่รับรองช่องว่างในช่วงมวลหลุมดำได้

ส่วนหนึ่งของปัญหาคือเรายังไม่ทราบมากนักเกี่ยวกับวิวัฒนาการของหลุมดำ หาก หลุมดำมวลดาวฤกษ์กลายเป็น หลุมดำมวลยวดยิ่งในเวลาต่อมา บางที หลุมดำมวลปานกลางอาจเป็นเพียงระยะสั้นๆ ในวิวัฒนาการนั้น

ทีมวิจัยล่าสุดได้ใช้การสังเกตการณ์ใหม่จากหอดูดาวราศีเมถุนและกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในการคำนวณการกระจายของมวลใน B023-G078 และ พบว่าวัตถุนั้นดูไม่เหมือนกระจุกดาวทรงกลม มันดูเหมือนนิวเคลียสที่ถูกปล้นมากกว่า จากนั้นพวกเขาก็จำลองความเร็วของดาวฤกษ์ที่เคลื่อนที่ในกระจุกดาว และพิจารณา ว่า หากไม่มีหลุมดำที่ใจกลาง B0234-G078 ดาวฤกษ์จะเคลื่อนที่ช้าเกินไป

"ความเร็วของดาวฤกษ์ที่เราได้รับทำให้เรามีหลักฐานโดยตรงว่ามีมวลมืดอยู่ตรงกลาง" ผู้เขียนนำการศึกษา Renuka Pechetti นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Liverpool John Moores ในการเปิดเผย ของ University of Utah กล่าว “มันยากมากที่กระจุกทรงกลมจะก่อตัวเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ แต่ถ้ามันอยู่ในนิวเคลียสที่ถูกปล้น แสดงว่าต้องมีหลุมดำอยู่แล้ว เหลือเพียงเศษซากจากดาราจักรขนาดเล็กที่ตกลงสู่ดาราจักรที่ใหญ่กว่า”

ความไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดที่ยังคงมีอยู่ Seth กล่าวคือ สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหลุมดำมวลปานกลางเอกพจน์อาจเป็นกลุ่มของหลุมดำมวลดาวฤกษ์ ซึ่งตั้งค่ายอยู่ใกล้กันมากพอที่จะถูกมองว่าเป็นวัตถุชิ้นเดียว ( เช่นในกรณีของ NGC 6397 ซึ่งเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างออกไป 7,800 ปีแสง ซึ่งตอนแรกคิดว่าเป็นจุดเชื่อมโยงที่หายไปในวิวัฒนาการของหลุมดำ)

Pechetti กำลังวางแผนที่จะ ดู กระจุกดาวทรงกลมอีกสามแห่งภายใน Andromeda เพื่อดูว่าพวกเขามีความลับที่จะเปิดเผยหรือไม่ การ สังเกตการณ์ ในอนาคต รวมทั้งการสังเกตการณ์ด้วย อินฟราเรดโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ สามารถช่วยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทราบได้ว่าหลุมดำขนาดกลางที่หายไปอยู่ที่ไหน

เพิ่มเติม: นักดาราศาสตร์ที่กำลังมองหาหลุมดำหนึ่งหลุมอาจพบทั้งกลุ่ม