นักดาราศาสตร์ค้นพบวัตถุฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชนิดใหม่: ดาวฤกษ์หลุมดำ

นักดาราศาสตร์จาก MIT ตรวจพบวัตถุที่มีคุณสมบัติทั้งของดาวฤกษ์และหลุมดำ วัตถุนี้ปล่อยพลังงานมากกว่าดาวฤกษ์ที่รู้จักทุกดวงถึง 100 พันล้านเท่า ซึ่งท้าทายแบบจำลองฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในปัจจุบัน

• วัตถุนี้มีชื่อว่า MoM-BH-1 และถูกสังเกตพบในช่วงเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังบิกแบง*
• วัตถุนี้มีหลุมดำอยู่ตรงกลาง โดยมีมวล 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์ และถูกล้อมรอบด้วยกลุ่มไฮโดรเจนหนาแน่น
• การค้นพบนี้อาจอธิบายจุดสีแดงเล็ก ๆ ลึกลับที่ปรากฏในภาพเกือบทั้งหมดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ตรวจพบจุดสีแดงที่สว่างจ้ามากในเอกภพยุคแรก

วัตถุดังกล่าวมีลักษณะคล้ายดาวฤกษ์ขนาดมหึมา มีขนาดเทียบเท่าระบบสุริยะของเรา แต่ปล่อยพลังงานมากกว่าดาวฤกษ์ที่รู้จักทุกดวงถึง 100 พันล้านเท่า ซึ่งเป็นระดับที่ดาวฤกษ์ไม่สามารถผลิตได้ทางกายภาพ

ที่จริงแล้ว พลังงานในระดับดังกล่าวใกล้เคียงกับพลังงานที่หลุมดำสามารถสร้างขึ้นได้มากกว่า

การผสมผสานอันน่าพิศวงนี้บ่งชี้ว่าจุดสีแดงดังกล่าวอาจเป็นแหล่งกำเนิดทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชนิดใหม่โดยสิ้นเชิง

นักดาราศาสตร์เรียกมันว่า "ดาวฤกษ์หลุมดำ"

การค้นพบด้วยกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เว็บบ์

ทีมนักดาราศาสตร์จาก MIT และสถาบันอื่น ๆ เผยแพร่ผลการวิเคราะห์ในวารสาร Nature

พวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ของ NASA เพื่อสังเกตเอกภพในช่วงแรกเริ่มอย่างยิ่ง เพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังบิกแบง

จุดสีแดงสว่างโดดเด่นขึ้นมาท่ามกลางภาพห้วงอวกาศลึก

Rohan Naidu ผู้เขียนหลัก ซึ่งเป็น NASA Hubble Fellow และ Pappalardo Fellow ประจำ Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI) แห่ง MIT อธิบายว่าภาพของวัตถุดังกล่าวกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมาก

Naidu กล่าวว่า พวกเขาเชื่อว่ามีหลุมดำอยู่ตรงกลาง ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 100,000 เท่า

ดาวฤกษ์หลุมดำคืออะไร

วัตถุนี้น่าจะเป็นกลุ่มก๊าซที่มีความหนาแน่นสูงมาก โดยมีหลุมดำตรงกลางเป็นตัวขับเคลื่อน ไม่ใช่การหลอมรวมนิวเคลียร์ตามปกติ

การผสมผสานระหว่างหลุมดำกับดาวฤกษ์เช่นนี้ไม่เคยถูกสังเกตพบมาก่อนจนถึงปัจจุบัน

รอบหลุมดำน่าจะมีชั้นห่อหุ้มก๊าซที่แผ่ขยายออกไปอย่างมาก ทำให้มีลักษณะคล้ายดาวฤกษ์ที่มีขนาดเท่าระบบสุริยะ

Naidu เน้นย้ำว่าชั้นห่อหุ้มนี้ "มีขนาดมหึมา"

หลุมดำที่กำลังดูดกลืนมวลสารทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานแทนการหลอมรวมนิวเคลียร์ ขณะที่ก๊าซหนาแน่นโดยรอบทำหน้าที่คล้ายโฟโตสเฟียร์เทียม

เบาะแสจากจุดสีแดงเล็ก ๆ

หากจุดสีแดงสว่างนี้เป็นดาวฤกษ์หลุมดำจริง ก็จะช่วยไขปริศนาธรรมชาติของ "จุดสีแดงเล็ก ๆ" ลึกลับอื่น ๆ ได้

จุดเหล่านี้ปรากฏในภาพห้วงอวกาศลึกเกือบทั้งหมดที่ JWST ถ่ายไว้จนถึงปัจจุบัน

Naidu ระบุว่าจุดสีแดงเล็ก ๆ เหล่านี้ดูเหมือนจะมีอยู่ทุกหนแห่งในเอกภพยุคแรก แต่แทบจะหายไปในยุคปัจจุบัน

ธรรมชาติของวัตถุเหล่านี้เป็นหนึ่งในประเด็นที่มีการถกเถียงกันมากที่สุดในยุค JWST

ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยจาก MIT ได้แก่ Robert Simcoe ผู้อำนวยการ MKI และศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ รวมถึง Wendy Sun และผู้ร่วมงานจากหลายสถาบัน

การค้นหากาแล็กซีในยุคแรก

Naidu และเพื่อนร่วมงานไม่ได้ตั้งใจค้นหาดาวฤกษ์หลุมดำ

พวกเขากำลังค้นหากาแล็กซีที่อยู่ไกลและเก่าแก่ที่สุด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาที่ชื่อว่า "Mirage or Miracle" (MoM)

ทีมงานใช้ JWST มองเข้าไปในห้วงอวกาศลึก เมื่อเอกภพมีอายุเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี

เป้าหมายของพวกเขาคือค้นหากาแล็กซีที่ก่อตัวขึ้นจริงในช่วงเวลาแรกเริ่มเหล่านั้น

Naidu อธิบายว่า มีปริศนาเกี่ยวกับการปรากฏของกาแล็กซีสว่างจำนวนมากในช่วงเวลาแรกเริ่มอย่างยิ่ง

การค้นพบอันเป็นเอกเทศ

ขณะตรวจสอบภาพจาก JWST พวกเขาสังเกตเห็นจุดที่มีสีแดงจัดและสว่างมาก ซึ่งโดดเด่นออกมาจากจุดอื่น ๆ

Simcoe อธิบายว่า เมื่อพบสิ่งที่มีสีแดงมากในเอกภพ ก็มักสันนิษฐานว่าสิ่งนั้นถูกล้อมรอบด้วยฝุ่น

เขาเปรียบเทียบปรากฏการณ์นี้กับควันจากไฟป่าในแคนาดา ซึ่งทำให้ท้องฟ้าในบอสตันดูเป็นสีแดงสด

วัตถุทางดาราศาสตร์อาจดูมีสีแดงกว่าสีโดยกำเนิดเมื่อมองผ่านม่านฝุ่น

อย่างไรก็ตาม ลักษณะบ่งชี้อื่น ๆ ในแสงไม่ตรงกับสิ่งที่นักฟิสิกส์คาดว่าจะเกิดจากฝุ่น

รอยขาดบัลเมอร์ที่ลึกที่สุด

ทีมงานสังเกตเห็นรูปแบบประหลาดอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือแสงจากจุดดังกล่าวสว่างจ้ามาก ยกเว้นในช่วงความยาวคลื่นบางช่วง

แสงหายไปโดยสิ้นเชิงที่ความยาวคลื่นเหล่านั้น

การลดลงของสเปกตรัมนี้เรียกว่า "รอยขาดบัลเมอร์"

ตามปกติแล้ว ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับก๊าซหนาแน่นที่ดูดซับโฟตอนในชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ซึ่งมีอายุไม่กี่ร้อยล้านปี

Vega ซึ่งเป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้ายามค่ำคืน แสดงรูปแบบนี้อย่างชัดเจน

องค์ประกอบที่เกือบบริสุทธิ์

รอยขาดที่สังเกตพบในวัตถุนี้เป็นรอยขาดที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยพบในวัตถุใด ๆ

ตามคำกล่าวของ Naidu สิ่งนี้ตัดความเป็นไปได้ที่ดาวฤกษ์ "ทั่วไป" จะเป็นแหล่งกำเนิดออกไป

รูปแบบดังกล่าวทำให้ทีมงานสงสัยว่าพวกเขากำลังเห็น "บรรยากาศของดาวฤกษ์" ชนิดใหม่ในระดับที่น่าทึ่งหรือไม่

ยิ่งไปกว่านั้น แสงจากจุดสีแดงแทบไม่มีลักษณะบ่งชี้ของโลหะหรือธาตุอื่นใด นอกเหนือจากไฮโดรเจนและฮีเลียม

Naidu กล่าวว่า วัตถุนี้ "มีลักษณะเอกเทศอย่างแท้จริงในหลายด้าน"

การจำลองเพื่อคลี่คลายปริศนา

เพื่อทำความเข้าใจแหล่งกำเนิดของจุดสีแดง ทีมงานได้จำลองสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

พวกเขาต้องการค้นหาว่าการผสมผสานของคุณสมบัติทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์แบบใดที่สามารถทำให้เกิดสีอันโดดเด่นของจุดสีแดงนี้ได้

Simcoe สงสัยว่าสิ่งที่มีสีแดงเช่นนี้จะสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้เพียงไฮโดรเจนและไม่มีฝุ่นหรือไม่

สิ่งที่น่าประหลาดใจคือ พบว่าสามารถเกิดขึ้นได้ หากมีชั้นไฮโดรเจนที่หนาแน่นอย่างยิ่ง

ความหนาแน่นนี้จะมีลักษณะใกล้เคียงกับพื้นผิวของดาวฤกษ์ขนาดมหึมามากกว่าเนบิวลาระหว่างดาวที่จาง

แหล่งพลังงานที่เป็นไปไม่ได้

แบบจำลองบ่งชี้ว่าจุดสีแดงอาจเป็นแหล่งพลังงานทรงพลังที่ถูกห่อหุ้มด้วยชั้นไฮโดรเจนหนาแน่นอย่างยิ่ง

สิ่งนี้จะอธิบายรอยขาดบัลเมอร์ที่ปิดกั้นแสง รวมถึงการไม่มีธาตุอื่น ๆ

อย่างไรก็ตาม แบบจำลองดังกล่าวไม่สามารถอธิบายความสว่างอันสุดขั้วของวัตถุได้

Naidu ชี้ว่า วัตถุนี้ดูคล้ายดาวฤกษ์ แต่กลับสว่างกว่าถึง 100 พันล้านเท่า

พลังงานนี้ไม่สามารถขับเคลื่อนด้วยการหลอมรวมนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานใจกลางของดาวฤกษ์ที่รู้จักทั้งหมด

หลุมดำคือคำตอบ

ในทางกลับกัน หลุมดำสามารถสร้างพลังงานในระดับที่ทีมงานสังเกตพบได้เป็นปกติ

Naidu และเพื่อนร่วมงานได้นำหลุมดำที่กำลังดูดกลืนมวลสารอย่างต่อเนื่องมาใส่ไว้ในแบบจำลองดาวฤกษ์ที่มีชั้นไฮโดรเจนห่อหุ้ม

พวกเขาปรับเปลี่ยนมวลของหลุมดำ รวมถึงพารามิเตอร์อื่น ๆ

จากนั้นจึงเปรียบเทียบความสว่างของ "ดาวฤกษ์หลุมดำ" ที่ได้จากการจำลองกับความสว่างที่ JWST สังเกตพบ

ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงที่สุดทำให้ทีมงานสรุปว่า สถานการณ์ที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดคือดาวฤกษ์หลุมดำ

วัตถุชนิดแรก

วัตถุนี้น่าจะมีหลุมดำอยู่ตรงกลาง โดยมีมวลประมาณ 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์

แกนกลางอันทรงพลังนี้ถูกล้อมรอบด้วยชั้นไฮโดรเจนหนาแน่นคล้ายดาวฤกษ์ และมีขนาดใกล้เคียงกับระบบสุริยะ

ทีมงานตั้งชื่อวัตถุนี้ว่า MoM-BH*-1 เพื่อเป็นเกียรติแก่การศึกษาที่ตรวจพบมัน

ชื่อเล่น "ดาวฤกษ์หลุมดำ -- หนึ่ง" สื่อเป็นนัยว่านี่คือตัวแรกของวัตถุชนิดอื่น ๆ

นักวิจัยสงสัยว่าดาวฤกษ์หลุมดำอาจอธิบายจุดสีแดงเล็ก ๆ อื่น ๆ อีกมากมายในภาพจาก JWST ได้

ความสำคัญของจุดสีแดง

ตามคำกล่าวของ Naidu จุดสีแดงเล็ก ๆ แต่ละจุดสอดคล้องกับการเป็นดาวฤกษ์หลุมดำที่ฝังตัวอยู่ในกาแล็กซียุคแรกทั่วไป

สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับ MoM-BH*-1 คือดาวฤกษ์หลุมดำดวงนี้สว่างจนกลบกาแล็กซีแม่ที่ล้อมรอบมันได้อย่างแท้จริง

นั่นหมายความว่านักดาราศาสตร์กำลังเห็น "แสงบริสุทธิ์จากดาวฤกษ์หลุมดำ"

การค้นพบนี้พลิกโฉมความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุขนาดกะทัดรัดในเอกภพยุคแรก

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากภาควิชาฟิสิกส์ของ MIT, NASA และ Space Telescope Science Institute

เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ด้านการให้ข้อมูลทั่วไปเท่านั้น และไม่ถือเป็นคำแนะนำด้านการเงิน การลงทุน กฎหมาย หรือภาษี อีเวนต์ รีวอร์ด โปรโมชันออนไลน์ หรือข้อมูลที่เกี่ยวข้องใดๆ ที่กล่าวถึงในที่นี้ ไม่ควรถือเป็นคำแนะนำ การชักชวน หรือคำเชิญชวนให้ซื้อ ขาย เทรด หรือดำเนินการอื่นใดเกี่ยวกับสินทรัพย์คริปโต สินทรัพย์คริปโตมีความผันผวนสูงและอาจส่งผลให้เกิดการขาดทุน ความพร้อมให้บริการของบริการ ผลิตภัณฑ์ และอีเวนต์ที่เกี่ยวข้องของ WEEX อาจแตกต่างกันไปตามภูมิภาค คุณมีหน้าที่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเข้าร่วมของคุณเป็นไปตามกฎหมายและข้อบังคับท้องถิ่นที่ใช้บังคับ