นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่ดูเหมือนว่าจะพุ่งออกจากกาแลคซี่บ้านเกิดของมันและวิ่งผ่านอวกาศโดยมีกลุ่มดาวเป็นพื้นหลังตามมา
รูปที่ 1. แสดงหลุมดำที่พุ่งออกมาจากใจกลางกาแล็กซี โดยมีก๊าซเรืองแสงสว่างติดตามทางด้านหลัง (อ้างอิง: Livescience)
นี่คือการค้นพบหลุมดำมวลมหาศาล (Supermassive Black Hole) ที่กำลังเคลื่อนที่เป็นเส้นแสงสว่าง ในขณะที่พวกเขากำลังใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) เพื่อสังเกตกาแล็กซีแคระ RCP 28 (Dwarf Galaxy RCP 28) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 7.5 พันล้านปีแสง โดยการวิจัยได้เผยแพร่บนเซิร์ฟเวอร์ก่อนพิมพ์ใน arXiv.org ในวันที่ 9 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2023 และได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในจดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (The Astrophysical Journal Letters) ซึ่งการค้นพบนี้เป็นหลักฐานเชิงสังเกตชิ้นแรกที่แสดงว่าหลุมดำมวลมหาศาลสามารถเคลื่อนที่ได้ จากกาแล็กซีบ้านเกิดของมันเพื่อท่องไปในอวกาศ
การสังเกตที่ตามมาแสดงให้เห็นว่าแนวเส้นยาวกว่า 200,000 ปีแสง หรือประมาณสองเท่าของความกว้างของทางช้างเผือก และคาดว่าเกิดจากก๊าซจำนวนมากที่อัดกันซึ่งกำลังก่อตัวเป็นดาวฤกษ์อยู่ ก๊าซเคลื่อนที่ผ่านหลุมดำที่ประมาณมวลได้ 20 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ และกำลังเคลื่อนที่ออกจากกาแล็กซีบ้านเกิดด้วยความเร็ว 5.6 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือประมาณ 4,500 เท่าของความเร็วเสียง
เราพบเส้นบางๆในภาพของฮับเบิลที่ชี้ไปยังใจกลางกาแล็กซี ปีเตอร์ ฟาน ด็อกคัม (Pieter van Dokkum) ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเยล กล่าวว่า การใช้กล้องโทรทรรศน์เค็ก (Keck Telescope) ในฮาวาย เราพบว่าเส้นและกาแล็กซีเชื่อมต่อกัน จากการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะนี้ เราสรุปได้ว่าเรากำลังเห็นหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งถูกขับออกจากกาแล็กซี ทิ้งร่องรอยของก๊าซและดาวที่ก่อตัวขึ้นใหม่
รูปที่ 2. แผนภาพ 5 ขั้น แสดงให้เห็นหลุมดำ 2 หลุม ที่เป็นดาวคู่ ก่อนหลุมดำที่ 3 จะบุกรุก ทำลายสมดุลใจกลางกาแล็กซี ซึ่งหลุมดำหลุมหนึ่งเอียงไปทางอวกาศระหว่างกาแล็กซี รูปที่ 6 แสดงร่องรอยของก๊าซที่สังเกตได้ในการศึกษาใหม่ (อ้างอิง: Livescience)
มีการยืนยันส่วนท้ายของหลุมดำที่พุ่งออกมาส่วนใหญ่แล้วแต่ไม่ใช่ทั้งหมด โดยกาแล็กซีขนาดใหญ่นั้นจะมีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ที่ใจกลางของพวกมัน โดยหลุมดำมวลมหาศาลนั้นมักจะปล่อยไอพ่นของหรือวัสดุออกมาด้วยความเร็วสูง ซึ่งสามารถเห็นเป็นเส้นแสงเมื่อมองแบบเผินๆคล้ายกับที่นักวิจัยพบเห็น สิ่งเหล่านี้เรียกว่าไอพ่นทางดาราศาสตร์ (Astrophysical Jets)
ปีเตอร์และทีมได้ตรวจสอบแนวเส้นนี้และพบว่าไม่มีร่องรอยของไอพ่นทางดาราศาสตร์ นักวิจัยกล่าวว่า ในขณะที่ไอพ่นทางดาราศาสตร์เริ่มอ่อนแอลงเมื่อพวกมันเคลื่อนตัวออกห่างจากแหล่งกำเนิดของการปล่อยก๊าซ หางของหลุมดำมวลมหาศาลที่มีศักยภาพจะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อมันเคลื่อนตัวออกห่างจากจุดที่ดูเหมือนจะเป็นแหล่งกำเนิดของกาแล็กซี นอกจากนี้ ไอพ่นทางดาราศาสตร์ที่ปล่อยโดยหลุมดำจะพัดออกจากแหล่งกำเนิด ในขณะที่เส้นแนวนี้ดูเหมือนจะยังคงเป็นเส้นตรง
ทีมงานได้ข้อสรุปว่าคำอธิบายที่เหมาะกับแนวเส้นนี้คือ การระเบิดของหลุมดำมวลมหาศาลผ่านก๊าซที่ล้อมรอบกาแล็กซี ในขณะที่การบีบอัดก๊าซนั้นมากพอที่จะกระตุ้นการก่อตัวของดาว หากได้รับการยืนยันนี่จะเป็นครั้งแรกที่เรามีหลักฐานชัดเจนว่าหลุมดำมวลมหาศาลสามารถหลุดออกจากกาแล็กซีได้ ปีเตอร์กล่าว
เมื่อหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังเคลื่อนที่ได้รับการยืนยันแล้ว คำถามต่อไปที่นักดาราศาสตร์ต้องตอบคือวัตถุมหึมาดังกล่าวถูกขับออกจากกาแล็กซีแม่ได้อย่างไร โดยสถานการณ์ที่เป็นไปได้มากที่สุดที่จะอธิบายทุกสิ่งที่เราได้เห็นคือ สลิงชอท (Slingshot) ที่เกิดจากการทำงานร่วมกันของสามวัตถุ ปีเตอร์กล่าว เมื่อวัตถุมวลใกล้เคียงกัน 3 ชิ้น มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วง การทำงานร่วมกันไม่ได้นำไปสู่โครงร่างที่เสถียร แต่โดยปกติแล้วจะทำให้เกิดการก่อตัวของดาวคู่และการดีดตัวของวัตถุที่สาม
รูปที่ 3. แสดงร่องรอยของก๊าซที่สังเกตได้ในการศึกษาใหม่ (อ้างอิง: Livescience)
นี่อาจจะหมายความว่าครั้งหนึ่งหลุมดำที่เคลื่อนที่นั้นเคยเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มดาวคู่ของหลุมดำมวลมหาศาลที่หาได้ยาก และในระหว่างการรวมตัวของกาแล็กซี มีหลุมดำมวลมหาศาลแห่งที่สามเข้ามาเกี่ยวข้องและเหวี่ยงหนึ่งในดาวคู่นั้นออกไป นักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจว่าการเคลื่อนที่ขนาดใหญ่เหล่านี้เป็นอย่างไร
หลุมดำมวลมหาศาลที่พุ่งออกมานั้น คาดว่ามันเคลื่อนที่ออกมาเป็นเวลา 50 ปีแล้ว แต่ยังไม่มีใครมองเห็นได้อย่างชัดเจน ปีเตอร์กล่าว นักทฤษฎีส่วนใหญ่คิดว่าน่าจะมีอยู่มากมายในนั้น ทำให้จำเป็นต้องมีการสังเกตการณ์เพิ่มเติมด้วยกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ เพื่อค้นหาหลักฐานโดยตรงของหลุมดำ ปีเตอร์กล่าวเสริม
อ้างอิง: Livescience, arXiv.org
