นักดาราศาสตร์บอกว่าหลุมดำมวลมหาศาลอาจอยู่ทุกหนทุกแห่ง

นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์เพิ่งค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลมหาศาลเทียบเท่ากับดวงอาทิตย์จำนวน 17 พันล้านดวงที่กำลังโผล่ออกมาในอวกาศที่ค่อนข้างว่างเปล่าในจักรวาล มันเป็นการค้นพบที่ผิดปกติซึ่งแสดงให้เห็นปรากฏการณ์ท้องฟ้าขนาดใหญ่ที่น่าเหลือเชื่อเหล่านี้พบได้ทั่วไปมากกว่าที่เราคิดและอาจปรากฏในสถานที่ที่ไม่คาดคิดที่สุด

“ หลุมดำขนาดใหญ่นี้เป็นหลุมแรกที่ค้นพบนอกเขตที่แออัดที่สุดในเอกภพ” นักดาราศาสตร์ UCB Chung-Pei Ma นักวิจัยนำของทีมวิจัยกล่าว ผกผัน โดยปกติแล้วหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลมากมาก (ประมาณ 10 พันล้านเท่าดวงอาทิตย์) ตั้งอยู่ที่แกนกลางของกาแลคซีขนาดใหญ่ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในกระจุกกาแลคซี “ ไซต์ที่ได้รับการยกเว้นเหล่านี้หายากดังนั้นหลุมดำมอนสเตอร์เหล่านี้ก็ควรจะหายากด้วย” หลุมดำมวลมหาศาลที่ใหญ่ที่สุดที่บันทึกไว้นั้นตั้งอยู่ในกาแลคซี NGC 4889 ใน Coma Cluster และสูงสุดใน 21 พันล้านดวงอาทิตย์

ตรงกันข้ามหลุมดำใหม่นั้นถูกพบในกาแลคซีห่างออกไป 200 ล้านปีแสงเรียกว่า NGC 1600 ซึ่งอยู่ไกลจาก Coma Cluster มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มันเหมือนกับ 99.98 เปอร์เซ็นต์ของเอกภพอื่น ๆ - ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ว่างเปล่า และการหาหลุมดำเพียงไม่กี่พันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์นั้นน่าอายของ NGC 4889 ตัวใหญ่ในภูมิภาคเช่นนี้ไม่คาดคิดเลย

สิ่งต่างๆก็เป็นคนแปลกหน้าเช่นกันเมื่อคุณพิจารณาว่ามวลดวงอาทิตย์ประมาณค่าหลุมดำมวลมหาศาลเหล่านี้จริงๆแล้วหมายถึงอะไร ขีด จำกัด สูงสุดของหลุมดำ NGC 4889 คือมวลดวงอาทิตย์ 21 พันล้านดวง แต่ขีด จำกัด ล่างจริง ๆ แล้วคือ 3 พันล้านดวง ในขณะเดียวกันหลุมดำ NGC 1600 นั้นพูดได้แม่นยำกว่าระหว่างมวลดวงอาทิตย์ 15.5 ถึง 18.5 พันล้านดวง

ทั้งหมดนี้ทำให้เกิดคำถาม: หลุมดำมวลมหาศาลของ NGC 1600 เป็นข้อยกเว้นเพียงครั้งเดียวหรือเป็นภาพประกอบที่สมจริงมากขึ้นว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่พบได้บ่อยแค่ไหนในโลก?

ในกรณีของ NGC 1600 โครงเรื่องหนาขึ้นอีกเล็กน้อย ดาวรอบกาแลคซีนั้นกำลังเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ราวกับว่าหลุมดำนั้นเป็นแบบไบนารี (เช่นหลุมดำสองดวงที่โคจรรอบกันและกันที่แกนกาแลคซี) คิดว่าหลุมดำแบบไบนารีนั้นค่อนข้างธรรมดาในกาแลคซีขนาดใหญ่เนื่องจากกาแลคซีเติบโตโดยรวมกับกาแลคซีอื่น หากแต่ละหลุมมีหลุมดำของตัวเองทั้งคู่จะรวมกันที่ใจกลางกาแลคซีใหม่และโคจรรอบกันและกันจนกว่าจะชนกัน

นั่นอาจเป็นสิ่งที่เล่นกับ NGC 1600 และมีเหตุผลใหญ่ที่ Ma และเพื่อนร่วมงานของเธอจะสนใจในการค้นพบ: ถ้าศูนย์กลางเคยเป็นหลุมดำคู่หนึ่งที่ถูกรวมเข้าด้วยกันเหตุการณ์นั้นจะสร้างคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งอาจ ถูกตรวจพบ

“ สิ่งเหล่านี้จะเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ตรวจพบโดย LIGO เมื่อสองเดือนที่แล้ว” Ma กล่าว คลื่นที่ปล่อยออกมานั้นน่าเสียดายที่ความถี่ต่ำกว่าเป้าหมายของ LIGO และภารกิจ eLISA ที่กำลังจะมาถึงรวมถึงโครงการคลื่นความโน้มถ่วงอื่น ๆ

อย่างไรก็ตามการค้นพบใหม่อาจพลิกบทนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ที่ศึกษาหลุมดำมาจนถึงทุกวันนี้ “ ความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับกาแลคซีเจ้าภาพนั้นสลับซับซ้อนมากขึ้นและขึ้นอยู่กับประวัติการให้อาหารของหลุมดำนอกเหนือจากที่ตั้ง” Ma กล่าว “ การหาหลุมดำมอนสเตอร์มากขึ้นเหล่านี้จะสร้างความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำและกาแลคซีและวิธีการที่พวกมันประพฤติตัวในช่วงควาซาร์ในจักรวาลเล็ก ๆ ”