ตะลึง! พบ “หลุมดำ” กว่า 100 แห่ง ซ่อนตัวในธารดาวฤกษ์พาลอมาร์ 5 กลางกาแล็กซีทางช้างเผือก

ลึกลงไปในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบความลับที่น่าทึ่ง นั่นคือการพบหลุมดำ (Black hole) มากกว่า 100 แห่ง ซ่อนตัวอยู่ในกลุ่มดาวที่เรียกว่า ธารดาวฤกษ์พาลอมาร์ 5 (Palomar 5) แม้จะมีการตั้งข้อสงสัยมานาน แต่ด้วยข้อมูลล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศไกอา (Gaia) ทำให้เราเพิ่งไขปริศนาได้สำเร็จว่า หลุมดำเหล่านี้มีอิทธิพลอย่างมหาศาลต่อการกำหนดรูปร่างกาแล็กซีของเรา การค้นพบครั้งนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy ซึ่งช่วยเปิดมุมมองใหม่ว่าหลุมดำก่อตัวและส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมรอบข้างได้อย่างไร

เพื่อให้เห็นภาพง่ายขึ้น ธารดาวฤกษ์เปรียบเสมือนแม่น้ำสายยาวที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์เรียงตัวทอดยาวข้ามระนาบของกาแล็กซี ที่ผ่านมาธารดาวเหล่านี้เป็นปริศนามาตลอด เพราะมักปรากฏเป็นเพียงร่องรอยจาง ๆ บนท้องฟ้า ทำให้สังเกตได้ยาก แต่เมื่อเรามีกล้องโทรทรรศน์อวกาศไกอาที่สามารถทำแผนที่กาแล็กซีด้วยความแม่นยำสูง การค้นพบจึงเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ย้อนไปในปี พ.ศ. 2564 ตอนที่นักวิจัยพบธารดาวของพาลอมาร์ 5 เป็นครั้งแรก พวกเขายังไม่รู้แน่ชัดว่ามันมีจุดกำเนิดมาจากอะไร

มาร์ก กีเลส นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา อธิบายว่า แนวคิดหนึ่งที่น่าจะเป็นไปได้คือ ธารดาวเหล่านี้อาจเป็นซากของกระจุกดาวที่ถูกฉีกออกจากกันด้วยแรงโน้มถ่วง (Gravity) แต่ที่ผ่านมายังไม่มีการพบธารดาวไหนที่เชื่อมโยงกับกระจุกดาวต้นกำเนิดได้เลย พาลอมาร์ 5 จึงเปรียบเสมือน "กุญแจสำคัญ" เพราะเป็นกรณีเดียวที่เราพบธารดาวฤกษ์อยู่ร่วมกับระบบดาวฤกษ์ต้นกำเนิด ทีมวิจัยจึงสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาการโต้ตอบระหว่างดาวฤกษ์ และตั้งสมมติฐานถึงบทบาทของหลุมดำในการสร้างโครงสร้างธารดาวนี้ขึ้นมา

ผลการศึกษานี้สร้างความประหลาดใจอย่างมาก เพราะพบว่าจำนวนหลุมดำในพาลอมาร์ 5 มีมากกว่าที่คาดการณ์ไว้ถึง 3 เท่า ซึ่งหมายความว่ามวลมากกว่าร้อยละ 20 ของกระจุกดาวนี้คือมวลของหลุมดำล้วน ๆ หลุมดำแต่ละแห่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 20 เท่า พวกมันเกิดจากการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมากตั้งแต่ตอนที่กระจุกดาวยังอายุน้อย

แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำจำนวนมากนี้เอง ที่เป็นตัวการคอยเหวี่ยงดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ ให้หลุดกระเด็นออกไปจนกลายเป็นธารดาวฤกษ์อย่างที่เราเห็น ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นชะตากรรมของกระจุกดาวพาลอมาร์ 5 ว่าในอีกพันล้านปีข้างหน้า มันจะค่อย ๆ สลายตัวไป และทิ้งให้หลุมดำกระจัดกระจายออกสู่วงโคจรของกาแล็กซี ซึ่งอาจนำไปสู่การพุ่งชนและรวมตัวกันของหลุมดำที่เพิ่มขึ้นในอนาคต

การค้นพบนี้ยิ่งใหญ่กว่าแค่เรื่องของพาลอมาร์ 5 เพราะมันอาจช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับการรวมตัวกันของหลุมดำคู่ที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานาน ฟาบิโอ อันโตนินี นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ ระบุว่า การค้นพบนี้เปิดโอกาสให้เราตรวจหาระบบหลุมดำคู่ที่ปกติแล้วสังเกตได้ยากมาก แม้เราจะมองไม่เห็นหลุมดำโดยตรง แต่งานวิจัยนี้ได้เสนอวิธีใหม่ในการประเมินจำนวนประชากรหลุมดำทางอ้อม นั่นคือการสังเกตจากดาวฤกษ์ที่ถูกเหวี่ยงออกมาแทน วิธีนี้อาจปฏิวัติความเข้าใจและช่วยให้เราทำแผนที่วัตถุล่องหนแต่อุดมไปด้วยพลังงาน ที่คอยกำหนดรูปร่างของจักรวาลของเราได้ในที่สุด

ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy

• Over 100 Black Holes Discovered in the Milky Way, Revealing Secrets of Star Clusters