นักดาราศาสตร์ระบุตำแหน่งที่เป็นไปได้ของหลุมดำขนาดกลาง

นักดาราศาสตร์ระบุตำแหน่งที่เป็นไปได้ของหลุมดำขนาดกลาง – WSU Insider

การสำรวจครั้งใหม่ของกาแล็กซีมากกว่า 100 แห่งโดยหอดูดาว Chandra X-ray ของ NASA ได้เปิดเผยสัญญาณว่าหลุมดำกำลังทำลายดวงดาวหลายพันดวงในการแสวงหาน้ำหนัก เครดิต: Washington State University

หลุมดำมวลปานกลางนั้นหายาก แต่จากการศึกษาใหม่ระบุว่าอาจมีบางแห่งที่ใจกลางกระจุกดาวหนาแน่นซึ่งอยู่ทั่วจักรวาล

การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์เผยให้เห็นว่าหลุมดำที่มีมวลประมาณ 100-100,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์สามารถก่อตัวเมื่อใดและที่ใด และเกิดขึ้นได้อย่างไร

Vivienne Baldassare ผู้เขียนนำการศึกษาและผู้ช่วยศาสตราจารย์กล่าวว่า “หนึ่งในคำถามเปิดที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของหลุมดำในขณะนี้คือรูปแบบของหลุมดำที่มีขนาดระหว่างขนาดของหลุมดำมวลดาวฤกษ์กับหลุมดำมวลมหาศาลได้อย่างไร ฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน “ทฤษฎีส่วนใหญ่สำหรับการก่อตัวขึ้นอยู่กับสภาวะที่พบได้เฉพาะในเอกภพยุคแรกๆ เท่านั้น เราต้องการทดสอบทฤษฎีอื่นที่บอกว่าสามารถก่อตัวได้ตลอดช่วงเวลาของจักรวาลในกระจุกดาวที่หนาแน่นจริงๆ เหล่านี้”

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบหลุมดำขนาดเล็กที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ไม่กี่ดวงหรือหลุมดำขนาดยักษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์นับล้านดวง แต่การเชื่อมโยงที่ขาดหายไปของหลุมดำระหว่างขนาดเหล่านั้นได้หลบเลี่ยงการค้นพบ

การมีอยู่ของหลุมดำขนาดปานกลางหรือขนาดมหึมาเหล่านี้มีทฤษฎีสมคบคิดมาช้านานแล้ว แต่การค้นพบหลุมดำดังกล่าวได้พิสูจน์แล้วว่ายาก เนื่องจากแสงที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่ตกลงสู่หลุมดำนั้นไม่ง่ายที่จะตรวจจับ

เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ ทีมวิจัยได้ใช้ Chandra X-Ray Observatory ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ X-ray ที่ทรงพลังที่สุดในโลก เพื่อค้นหาลายเซ็น X-ray ของหลุมดำในกระจุกดาวนิวเคลียร์ใน 108 ดาราจักรที่แตกต่างกัน

“จันทราเป็นเครื่องมือเดียวในโลกที่สามารถทำผลงานประเภทนี้ได้” บัลดาสซาเร่กล่าว “มันสามารถระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ได้อย่างแม่นยำมาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเมื่อคุณกำลังมองหาลายเซ็นของหลุมดำในกระจุกดาวนิวเคลียร์ขนาดเล็กมากเหล่านี้”

กระจุกดาวนิวเคลียร์พบที่ศูนย์กลางของกาแลคซีขนาดเล็กหรือมวลต่ำส่วนใหญ่ และเป็นสภาพแวดล้อมของดาวฤกษ์ที่หนาแน่นที่สุดที่รู้จัก การวิจัยก่อนหน้านี้ระบุการมีอยู่ของหลุมดำในกระจุกดาวนิวเคลียร์ แต่ไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับคุณสมบัติเฉพาะที่ทำให้บริเวณเหล่านี้เอื้อต่อการก่อตัวของหลุมดำ

การวิเคราะห์ของ Baldassare และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่ากระจุกดาวนิวเคลียร์ที่อยู่เหนือเกณฑ์มวลและความหนาแน่นหนึ่งๆ ปล่อยสัญญาณเอ็กซ์เรย์ที่บ่งชี้ถึงหลุมดำในอัตราสองเท่าของอัตราที่อยู่ต่ำกว่าธรณีประตู งานของพวกเขาเป็นหลักฐานเชิงสังเกตแรกที่สนับสนุนทฤษฎีที่ว่าหลุมดำขนาดกลางสามารถก่อตัวขึ้นในกระจุกดาวนิวเคลียร์

“โดยพื้นฐานแล้ว มันหมายความว่ากระจุกดาวที่มีมวลและอัดแน่นเพียงพอควรจะสามารถก่อตัวเป็นหลุมดำได้” บัลดาสซาเรกล่าว “เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเพราะเราคาดว่าหลุมดำเหล่านี้จำนวนมากจะอยู่ในระบอบมวลปานกลางระหว่างหลุมดำมวลมหาศาลกับหลุมดำมวลดาวฤกษ์ซึ่งมีหลักฐานน้อยมากสำหรับการดำรงอยู่ของพวกมัน”

งานของทีมวิจัยไม่เพียงแต่ชี้ให้เห็นว่าหลุมดำขนาดกลางสามารถก่อตัวขึ้นในกระจุกดาวนิวเคลียร์เท่านั้น แต่ยังให้กลไกที่พวกมันสามารถก่อตัวขึ้นได้ตลอดช่วงเวลาของจักรวาล แทนที่จะเป็นเพียงในช่วงสองสามพันล้านปีแรกของจักรวาล

“หนึ่งในทฤษฎีที่มีอยู่คือหลุมดำขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเอกภพยุคแรกเมื่อสิ่งต่างๆมีความหนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น” Baldassare กล่าว “การวิจัยของเราสอดคล้องกับภาพที่หลุมดำขนาดใหญ่ไม่จำเป็นต้องก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกๆ แต่สามารถก่อตัวต่อไปได้ตลอดช่วงเวลาของจักรวาลในสภาพแวดล้อมเฉพาะเหล่านี้”

ในอนาคตข้างหน้า นักวิจัยวางแผนที่จะใช้ Chandra ต่อไปเพื่อรวบรวมการวัดรังสีเอกซ์ของกระจุกดาวนิวเคลียร์โดยมีเป้าหมายสูงสุดในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาวะเฉพาะที่หลุมดำขนาดใหญ่สามารถก่อตัวได้


ดาราจักรแคระ Mrk 462: หลุมดำสัตว์ประหลาด ‘มินิ’ อาจเป็นเบาะแสการเติบโตของยักษ์


ข้อมูลมากกว่านี้:
Vivienne F. Baldassare et al, การก่อตัวของหลุมดำขนาดใหญ่ในสภาพแวดล้อมของดาวฤกษ์หนาแน่น: อัตราการตรวจจับเอ็กซ์เรย์ที่เพิ่มขึ้นในกลุ่มดาวนิวเคลียร์กระจายความเร็วสูง, วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (2022). ดอย: 10.3847/1538-4357/ac5f51

ให้บริการโดยมหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน

การอ้างอิง: นักดาราศาสตร์ระบุตำแหน่งที่เป็นไปได้ของหลุมดำขนาดกลาง (2022, 20 เมษายน) ดึงข้อมูลเมื่อ 20 เมษายน 2565 จาก https://phys.org/news/2022-04-astronomers-medium-sized-black-holes.html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ นอกเหนือจากข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัวแล้ว ห้ามทำซ้ำส่วนหนึ่งส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*