เผยภาพนาทีประวัติศาสตร์! นักดาราศาสตร์พบดาวฤกษ์ยักษ์ดับแสง พลิกทฤษฎีกลายเป็น “หลุมดำ” โดยไม่เกิดซูเปอร์โนวา

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติประสบความสำเร็จในการไขปริศนาปรากฏการณ์หายากในห้วงอวกาศ เมื่อตรวจพบดาวฤกษ์มวลมหึมาในกาแล็กซีแอนดรอเมดาดับสูญลงและยุบตัวกลายเป็นหลุมดำโดยตรง โดยไม่มีการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่า "ซูเปอร์โนวา" อย่างที่เคยเชื่อกันมาตลอดว่าต้องเกิดขึ้น ซึ่งการค้นพบครั้งนี้ถือเป็นหลักฐานสำคัญที่ช่วยยืนยันสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีมานานหลายทศวรรษแต่หาชมได้ยากยิ่ง

ย้อนกลับไปเมื่อปี พ.ศ. 2557 กล้องโทรทรรศน์ NASA ได้บันทึกภาพดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในกาแล็กซีแอนดรอเมดาที่ค่อย ๆ สว่างขึ้นในย่านรังสีอินฟราเรด โดยดาวดวงนี้ส่องสว่างต่อเนื่องเป็นเวลาประมาณ 3 ปี ก่อนที่แสงจะหม่นลงอย่างรวดเร็วและหายวับไป ทิ้งไว้เพียงกลุ่มฝุ่นที่ลอยฟุ้งกระจายอยู่รอบบริเวณ แม้เหตุการณ์นี้จะถูกบันทึกไว้ได้ในขณะนั้น แต่กลับไม่มีใครสังเกตเห็นจนกระทั่งทีมนักวิจัยนำโดยศาสตราจารย์ คิชาเลย์ เด จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ได้นำข้อมูลเก่าจากหอจดหมายเหตุมาวิเคราะห์อย่างละเอียด จนพบว่านี่คือนาทีการให้กำเนิดหลุมดำรูปแบบใหม่ที่นักดาราศาสตร์เฝ้าติดตามมานาน

ดาวฤกษ์ดวงนี้มีชื่อรหัสว่า M31-2014-DS1 ตั้งอยู่ในกาแล็กซีแอนดรอเมดาซึ่งเป็นกาแล็กซีเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของทางช้างเผือก อยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 ล้านปีแสง เดิมทีดาวดวงนี้เป็นดาวฤกษ์มวลมหึมาประเภทยักษ์ใหญ่ที่สูญเสียไฮโดรเจนไปเกือบหมด โดยในช่วงก่อตัวมันมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 13 เท่า แต่ก่อนที่จะดับสูญ มวลของมันลดลงเหลือประมาณ 5 เท่าของดวงอาทิตย์เนื่องจากสูญเสียมวลผ่านลมดาวฤกษ์ที่พัดกระโชกอย่างรุนแรงตลอดอายุขัย

ตามทฤษฎีดาราศาสตร์ดั้งเดิม ดาวฤกษ์ที่มีมวลขนาดนี้ควรจะจบชีวิตลงด้วยการระเบิดซูเปอร์โนวาที่สว่างไสวไปทั่วทั้งกาแล็กซี ก่อนที่แกนกลางจะยุบตัวลงเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ แต่ในกรณีของ M31-2014-DS1 กลับเกิดสิ่งที่เรียกว่า "การยุบตัวโดยตรง" ซึ่งหมายถึงแกนกลางของดาวไม่ได้ถูกแรงดันจากการระเบิดผลักออกไป แต่กลับถล่มลงเข้าหาตัวเองทั้งหมดด้วยแรงโน้มถ่วงมหาศาล จนหายไปจากสายตาและกลายเป็นหลุมดำอย่างเงียบเชียบ ปรากฏการณ์นี้สะท้อนให้เห็นถึงความซับซ้อนภายในตัวดาวที่แรงโน้มถ่วง ความดันก๊าซ และคลื่นกระแทกอาจมีปฏิสัมพันธ์กันในรูปแบบที่คาดเดาได้ยาก

การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวงการดาราศาสตร์ เพราะแม้เราจะรู้จักหลุมดำมานานกว่า 50 ปี และตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงจากพวกมันมาแล้วมากมาย แต่กระบวนการก่อตัวที่แน่นอนของหลุมดำจากดาวฤกษ์แต่ละประเภทนับเป็นเรื่องที่ยังถกเถียงกันอยู่ ข้อมูลจากการศึกษาครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่า การดับสูญของดาวฤกษ์โดยไม่เกิดการระเบิดอาจเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยประเมินไว้ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการทำความเข้าใจจำนวนประชากรดาวฤกษ์และการหมุนเวียนของสสารในจักรวาล

สำหรับก้าวต่อไปของการศึกษานี้ ทีมนักวิจัยวางแผนที่จะใช้ข้อมูลจากภารกิจ NEOWISE ของนาซา และการสังเกตการณ์ในย่านรังสีอินฟราเรดเพื่อค้นหาดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ ที่อาจมีจุดจบแบบเงียบสงบเช่นนี้อีก โดยนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ายังมีดาวฤกษ์อีกจำนวนมากที่หายไปจากท้องฟ้าโดยที่เราไม่ทันสังเกตเห็น และการทำความเข้าใจกระบวนการนี้จะช่วยเติมเต็มจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญเกี่ยวกับวัฏจักรชีวิตของดวงดาวในเอกภพได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ข้อมูลอ้างอิง: Columbia University

• View Yet of a Star Collapsing Into a Black Hole