ไขปริศนาเมฆก๊าซ G-clouds สายธารลึกลับที่หล่อเลี้ยงหลุมดำ Sagittarius A* มีต้นกำเนิดจากดาวคู่พิฆาต

ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy) ของเรานั้นไม่ใช่สถานที่ที่เงียบสงบ แต่เป็นย่านที่คลาคล่ำไปด้วยดวงดาวและกลุ่มฝุ่นมหาศาลที่โคจรอยู่รอบหลุมดำมวลมหาศาล (Supermassive Black Hole) ที่มีชื่อว่า แซจิทเทอเรียส เอสตาร์ (Sagittarius A)*

นักวิทยาศาสตร์เฝ้าสังเกตการณ์พฤติกรรมของมัน และสงสัยมาตลอดว่ากลุ่มเมฆก๊าซประหลาดที่ลอยละล่องอยู่ใกล้ ๆ นั้นมาจากไหนกันแน่ จนกระทั่งล่าสุดทีมวิจัยจากสถาบัน MPE (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) ได้ค้นพบความจริงที่น่าทึ่งว่าเมฆเหล่านี้มีผู้สร้างที่เฉพาะเจาะจงอยู่ไม่ไกลนัก

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2555 นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบกลุ่มก๊าซร้อนและฝุ่นที่มีความหนาแน่นสูงเรียกว่า G2 ซึ่งโคจรเข้าใกล้หลุมดำอย่างน่าพิศวง ก่อนจะพบเพื่อนบ้านในตระกูลเดียวกันอย่าง G1 และก้อนก๊าซล่าสุดที่แยกตัวออกมาจนถูกขนานนามว่าสายธาร G1–2–3 กลุ่มเมฆเหล่านี้มีความมวลใกล้เคียงกับโลกของเรา และทำหน้าที่เหมือนเป็น "ขนมขบเคี้ยว" ที่ตกลงไปในหลุมดำทุก ๆ 10 ปี ช่วยให้หลุมดำยักษ์ยังมีสภาวะที่ตื่นตัวและปลดปล่อยพลังงานออกมาได้จนถึงปัจจุบัน แต่ปริศนาที่ใหญ่กว่านั้นคือ ก้อนก๊าซที่ดูเหมือนจะไร้ทิศทางเหล่านี้ แท้จริงแล้วพวกมันมีวงโคจรที่สอดประสานกันอย่างน่าเหลือเชื่อจนดูเหมือนมาจากแหล่งกำเนิดเดียวกัน

ภาพนี้แสดงให้เห็นสภาพแวดล้อมอันไม่หยุดนิ่งรายรอบหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ณ ใจกลางทางช้างเผือก (Milky Way) โดยปรากฏเมฆแก๊ส (gas cloud) จีทูที (G2t) ที่ค้นพบใหม่ เคียงคู่กับเมฆแก๊สจีวัน (G1) และจีทู (G2) ที่รู้จักกันอยู่เดิม ซึ่งวงโคจรที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันนั้นบ่งชี้ว่ามีต้นกำเนิดร่วมกันจากระบบดาว (star system) ไออาร์เอสสิบหกเอสดับเบิลยู (IRS16SW)

เครดิตภาพ: ESO/D. Ribeiro for the MPE GC team

จากการวิเคราะห์ด้วยเครื่องตรวจวัดสเปกตรัมอินฟราเรดประสิทธิภาพสูงอย่าง SINFONI และ ERIS ทีมวิจัยได้แกะรอยเส้นทางการเคลื่อนที่ของสายธารก๊าซย้อนกลับไปในอดีต จนพบกับตัวการสำคัญนั่นคือ IRS 16SW ซึ่งเป็นดาวคู่แบบประชิด (Contact Binary Star) ขนาดมหึมาที่ตั้งอยู่รอบนอกของหลุมดำ ดาวฤกษ์คู่นี้โคจรเบียดเสียดกันจนเกือบจะรวมเป็นเนื้อเดียว ส่งผลให้เกิดลมดาวฤกษ์ที่รุนแรงมหาศาล เมื่อกระแสลมจากดาวทั้งสองดวงปะทะกันเองและปะทะกับสสารรอบข้าง แรงอัดมหาศาลได้บีบเค้นก๊าซจนกลายเป็นก้อนที่มีความหนาแน่นสูง ก่อนจะถูกแรงดึงดูดอันมหาศาลของกาแล็กซีเหวี่ยงให้หลุดออกมาและพุ่งตรงเข้าหาหลุมดำ

การค้นพบครั้งนี้ไม่ได้เป็นเพียงการไขปริศนาที่มาของเมฆก๊าซเท่านั้น แต่ยังเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่เชื่อมโยงระหว่าง วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ (Stellar Evolution) และการเติบโตของหลุมดำเข้าด้วยกัน มันแสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์มวลมากที่อยู่รายล้อมหลุมดำไม่ได้อยู่เฉย ๆ แต่พวกมันทำหน้าที่เป็นเครื่องจักรผลิตเชื้อเพลิงที่ส่งมอบสสารป้อนเข้าสู่ปากหลุมดำอย่างต่อเนื่องผ่านกระบวนการทางฟิสิกส์ที่ซับซ้อน ซึ่งภาพจำลองทางอุทกพลศาสตร์ยืนยันว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นจริงและสอดคล้องกับภาพที่กล้องโทรทรรศน์ตรวจพบทุกประการ

ก้าวต่อไปของทีมนักดาราศาสตร์คือการเฝ้าระวังว่าจะมีก้อนก๊าซใหม่ ๆ ถูกสลัดออกมาจาก IRS 16SW อีกหรือไม่ เพราะนี่คือโอกาสทองที่จะได้เห็นการ "ให้อาหาร" หลุมดำแบบสด ๆ ในช่วงชีวิตของเรา ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจกลไกการทำงานของใจกลางกาแล็กซีที่มืดมิดและลึกลับที่สุดได้ดีกว่าที่เคยเป็นมาในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์

ข้อมูลอ้างอิง: Sci Tech Daily

• Scientists Uncover the Surprising Source of Strange Clouds Near the Milky Way’s Supermassive Black Hole