กาแลคซีทางช้างเผือก

 

คลิกเพื่อเพิ่มข้อความ

กาแลคซีและทางช้างเผือก

นักดาราศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าในใจกลางของกาแลคซีทางช้างเผือกมีหลุมดำอยู่ เขาเหล่านั้นหวังว่ากล้องจันทรา(Chandra) ขององค์การนาซ่าจะช่วยไขความลับของหลุมดำนี้ ซึ่งแม้จะเป็นจริงตามคาด แต่การค้นหามันกลับทำให้เกิดคำถามใหม่ขึ้นมากกว่าเดิม

หลุมดำ(black hole) เป็นวัตถุที่ทั้งมีมวลมหาศาลและมีความหนาแน่นสูงมาก มากกระทั่งแสงยังไม่สามารถหนีออกจากแรงดึงดูดขนาดมหึมานั้นได้ เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้ว ที่นักทฤษฏีสงสัยว่า ดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ที่มีมวลอย่างน้อย 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา จะจบชีวิตของมันด้วยซูปเปอร์โนวา หรือการระเบิดมวลสารออกมาสู่อวกาศระหว่างดวงดาว(interstellar space) สิ่งที่เหลือหลังจากนั้นจะเป็นซากที่มีความหนาแน่นสูงกว่าดาวปกติ แต่ถ้าซากนั้นมีมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะยุบตัวกลายเป็นหลุมดำได้
ในปี 1974 นักดาราศาสตร์อังกฤษ เซอร์ Martin Rees ได้เสนอเกี่ยวกับหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive blackhole) ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราล้านถึงหลายพันล้านเท่า อาจจะมีอยู่ในใจกลางของกาแลคซี่บางกาแลคซี่ เนื่องจากกาแลคซี่เหล่านั้น มีใจกลางที่สว่างมาก(active nuclei) โดยสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ 30 พันล้านเท่า มันสาดแสงในทุกย่านความยาวคลื่น ตั้งแต่คลื่นวิทยุจนถึงรังสีแกมม่า และมันก็พ่นลำเจตพลังงานสูงที่ประกอบด้วยอนุภาคมีประจุ ออกมาในอวกาศ Rees ให้เหตุผลว่าหลุมดำน่าจะเป็นตัวการของความยุ่งเหยิงนี้
Donald Kniffen
นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการจันทราของนาซ่า บอกว่า มันไม่มีหนทางอื่นที่จะคิดว่าบรรดา active galactic nuclei (AGNs) สามารถจะปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาได้อย่างไร ทางเดียวที่พอจะยอมรับได้คือ มันเป็นหลุมดำ ยิ่งกว่านั้นดูเหมือนว่าเหล่าแอคทิฟกาแลคซี่จะไม่ได้เป็นกลุ่มเดียวที่มี "ปีศาจอยู่ที่ใจกลาง" แม้แต่กาแลคซี่ทั่วไปอย่างทางช้างเผือกก็มีหลุมดำอยู่ด้วย
ในปี 1974 แม้ว่า Rees จะให้ความสนใจเกี่ยวกับหลุมดำในแอคทิฟกาแลคซี่ แต่นักดาราศาสตร์วิทยุชาวอเมริกัน Bruce Balick และ Robert Brown ได้หักเหไปศึกษาใจกลางของทางช้างเผือกที่ดูเหมือนจะสงบกว่า แต่สิ่งที่ทั้ง 2 ค้นพบเป็นแหล่งคลื่นวิทยุที่มีความเข้มสูงและผันแปร ที่แลดูคล้าย ควอซ่าร์จางๆ(quasar-เป็น AGN ประเภทหนึ่งที่อยู่ไกลมาก และนักดาราศาสตร์มักพบที่ขอบของจักรวาลสังเกตการณ์) แต่วัตถุดังกล่าวนี้อยู่ห่างแค่ 26000 ปีแสงจากเรา ในอาณาเขตเดียวกับเราด้วย และเนื่องจากมันอยู่ภายในแหล่งวิทยุขนาดใหญ่ที่เราเรียกว่า Sagittarius A จึงเรียกว่า Sagittarius A*

หลังจากนั้น 20 ปีนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ศึกษา Sagittarius A* โดยใช้ความยาวคลื่นวิทยุ แสงขาว และใกล้อินฟราเรด พบว่าลำก๊าซที่มีความเร็ว 1400 กิโลเมตรต่อวินาที หมุนวนอยู่รอบๆใจกลางกาแลคซี่ทางช้างเผือก จึงเริ่มตระหนักว่าสิ่งนั้นน่าจะมีขนาดเล็กแต่ว่ามีมวลมหาศาล อาจถึง 2.6 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ แท้จริงอยู่ในใจกลางกาแลคซี่ของเรา แล้วมันจะเป็นหลุมดำขนาดมหึมา หรืออาจจะเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่อัดรวมกันเป็นล้านๆดวงกันแน่
มีเพียงการสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์เท่านั้นที่จะไขเหตุการณ์ผิดปกติเหล่านี้ได้ ทั้งนี้เพราะรังสีเอกซ์เป็นเอกลักษณ์ของสสารที่ตกลงสู่หลุมดำ และมีเพียงรังสีเอกซ์เท่านั้นที่สามารถทะลุผ่านกลุ่มก๊าซและฝุ่นหนาที่ปกคลุมใจกลางกาแลคซี่ไว้
หลายเดือนหลังจากที่จะส่งกล้องจันทราออกสู่อวกาศในปี 1999 เดือนมิถุนายน เมื่อเล็งกล้องไปทาง Sagittarius A* นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้ประกาศในเดือนมกราคม ปี 2000ว่า ได้ค้นพบสัญญาณของการมีหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางทางช้างเผือก แต่ปัญหาหนึ่งก็เกิดขึ้นว่า รังสีเอกซ์ที่พบมีความเข้มเพียงแค่ 1 ใน 5 ของที่ทฤษฏีได้ทำนายไว้

จากการสังเกตโดยใช้คลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์ทำให้นักดาราศาสตร์ได้คำตอบว่า เมื่อ 1 หมื่นปีก่อนเกิดซุปเปอร์โนวาระเบิดขึ้นใกล้กับ Sagittarius A* ก๊าซที่กระจายตัวอย่างรวดเร็วนั้นไล่ก๊าซและฝุ่นในอวกาศระหว่างดวงดาว ป้องกันวัตถุจากการตกลงไปในหลุมดำมหึมาใจกลางทางช้างเผือก จากนั้นก็สลายตัวไป เมื่อมีสสารตกลงไปน้อยลง หลุมดำก็จะปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาน้อยลง
อย่างไรก็ดี สสารยังคงตกลงสู่หลุมดำต่อไป ในปี 2001 ก่อนที่กล้องจันทราจะสังเกตเห็น Sagittarius A* ก็เกิดสว่างขึ้นมา ภายในไม่กี่นาที มันมีความสว่างมากขึ้น 45 เท่าของปกติ แล้วก็มืดลงไปในระดับเดิมหลังจากนั้น 3 ชั่วโมง พลังงานที่ปล่อยวาบออกมาจากหลุมดำอาจจะเกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ที่มีมวลเท่าดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อยตกลงไป ยิ่งกว่านั้นจากการที่รังสีเอกซ์วาบขึ้นและมืดลง นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถคำนวณได้ว่า Sagittarius A* มีขนาดประมาณ 15 ล้านกิโลเมตร เล็กกว่า 1 ใน 4 ของวงโคจรดาวพุธรอบดวงอาทิตย์ซะอีก จากเหตุการณ์ประหลาดที่มีขนาดเล็กแต่มีมวลมหาศาล ยิ่งตอกย้ำว่ามันน่าจะเป็นหลุมดำมวลมหาศาล

แต่ก็ยังเหลือคำถามสำคัญอีกคือ หลุมดำมวลมหาศาลใจกลางทางช้างเผือกมาจากไหน และเช่นกัน หลุมดำมวลมหาศาลอื่นๆ มาจากไหน Kniffen บอกว่าเมื่อประติดประต่อดูแล้ว ความคิดหนึ่งที่มีคือ หลุมดำมวลมหาศาลอาจเกิดเมื่อกาแลคซี่ต้นกำเนิดเกิดขึ้น ความคิดอื่นเช่น หลุมดำจากดวงดาว(stellar blackhole)
ดูดมวลสารและกลายเป็นหลุมดำมวลมหาศาล หรือ หลุมดำมวลมหาศาลเกิดจากกระจุกของหลุมดำที่มีขนาดเล็กกว่ารวมตัวกัน
ขณะนี้กล้องโทรทรรศน์จันทราได้ค้นพบส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างหลุมดำดวงดาว กับหลุมดำมวลมหาศาลในกาแลคซี่ไร้รูปร่างข้างเคียง M82 แต่มันก็ยังเป็นปริศนาอยู่ดี เพราะหลุมดำนั้นไม่ได้อยู่ที่ใจกลางของกาแลคซี่ หรือมันอาจจะจมอยู่ในใจกลางของ M82 และขยายตัวเป็นหลุมดำมวลมหาศาล ก็ไม่มีใครรู้ได้
ขณะที่ปริศนานี้ยังคงดำเนินต่อไป ในทุกครั้งที่ร่องรอยปรากฏ บางคำถามอาจจะได้คำตอบ แต่ก็มีคำถามอื่นเข้ามาแทน Kniffen กล่าวว่าเราอาจจะเกาแค่ผิวนอกของเรื่องนี้



แหล่งอ้างอิง : http://webstory.netfirms.com/story/centralmilkyway/main.html

 


โดย : เด็กหญิง ดวงดาว ฐิติมา, โรงเรียนพนัสพิทยาคาร, วันที่ 23 กันยายน 2546