ครั้งแรกของโลก: ค้นพบดาว 'ฝาแฝด' ที่โคจรรอบหลุมดำทางช้างเผือก

ที่ใจกลางทางช้างเผือกนั้นมีมวลมหาศาลเรียกว่า ราศีธนู เอ* อยู่ห่างจากโลกประมาณ 27,000 ปีแสง และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 23.5 ล้านกิโลเมตร

ในครั้งแรกของโลก ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Florian Peißker จากมหาวิทยาลัยโคโลญ ประเทศเยอรมนี ได้ค้นพบระบบดาวคู่ที่โคจรรอบหลุมดำนี้

ระบบนี้เรียกว่า D9 การค้นพบนี้ประกาศในบทความใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้การสื่อสารธรรมชาติให้ความกระจ่างแก่สภาพแวดล้อมสุดขั้วที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา

นอกจากนี้ยังช่วยอธิบายความลึกลับของจักรวาลที่มีมายาวนานว่าทำไมดาวฤกษ์บางดวงจึงพุ่งผ่านอวกาศเร็วกว่าดวงอื่นมาก

ระบบดาวคู่คืออะไร?

ระบบดาวคู่เป็นเพียงดาวสองดวงที่โคจรรอบกันและกัน

ดวงอาทิตย์ของเราไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ดี เราไม่ต้องการให้ดาวดวงอื่นโคจรผ่านระบบสุริยะของเรา มันจะรบกวนวงโคจรของโลก เราจะทอดหรือแช่แข็ง

ข้อสังเกตแสดงประมาณสองในสามดาวฤกษ์ในทางช้างเผือกเป็นดาวดวงเดียว และส่วนที่เหลือเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่หรือหลายดวง ดาวที่มีขนาดใหญ่กว่ามีแนวโน้มที่จะจับคู่กันมากกว่า

ระบบดาวคู่มีประโยชน์สำหรับนักดาราศาสตร์เพราะการเคลื่อนที่ของพวกมันมีข้อมูลมากมาย ตัวอย่างเช่น ความเร็วและระยะทางของวงโคจรบอกเราเกี่ยวกับมวลของดวงดาว

ในทางตรงกันข้าม สำหรับดาวฤกษ์ดวงเดียว เรามักจะคำนวณมวลของมันจากความสว่างของมัน

การค้นพบที่ท้าทายทางเทคนิค

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์เคยทำนายไว้ก่อนหน้านี้ว่าระบบดาวคู่นั้นมีมวลใกล้มวลมหาศาลพวกเขาไม่เคยตรวจพบเลยจริงๆ

การค้นพบครั้งล่าสุดนี้ค่อนข้างท้าทายในทางเทคนิค เราไม่สามารถมองดูระบบและดูดาวสองดวงเพียงอย่างเดียวได้ เพราะมันอยู่ไกลเกินไป

แต่นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มากของหอดูดาวยุโรปใต้เพื่อวัดการเคลื่อนตัวของแสงดาวที่เรียกว่าปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ นี่แสดงให้เห็นว่าแสงของระบบดาวฤกษ์มีลักษณะการโยกเยกซึ่งบ่งบอกถึงวงโคจร

แต่ทีมทำมากกว่านั้นมาก

เนื่องจากดาวคู่มีข้อมูลมากมาย นักดาราศาสตร์จึงสามารถคำนวณได้ว่าระบบนี้มีอายุประมาณ 2.7 ล้านปี นั่นคือเมื่อ 2.7 ล้านปีก่อน ดาวฤกษ์เหล่านี้จุดติดไฟครั้งแรก

พวกมันอาจไม่ได้เกิดในสภาพแวดล้อมสุดขั้วของหลุมดำ ดังนั้นเว้นแต่พวกเขาจะเพิ่งเดินเข้าไปในละแวกนี้ พวกมันก็จะอยู่ในสภาพแวดล้อมปัจจุบันเป็นเวลาประมาณหนึ่งล้านปี

ในทางกลับกัน สิ่งนี้บอกเราเกี่ยวกับความสามารถของหลุมดำในการรบกวนดาวฤกษ์ในวงโคจรของมัน หลุมดำเป็นสัตว์ลึกลับ แต่เบาะแสเช่นนี้กำลังช่วยให้เราเปิดเผยธรรมชาติของพวกมันได้

หมุนรอบหลุมดำ

สถานการณ์ที่นักดาราศาสตร์ค้นพบค่อนข้างคุ้นเคย

คิดถึง: มันโคจรรอบโลก และโลกและดวงจันทร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยกัน เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูด จึงสามารถดึงวัตถุท้องฟ้าหลายวัตถุเข้าสู่วงโคจรที่ซับซ้อนได้ ความซับซ้อนของสถานการณ์นี้เป็นแรงบันดาลใจให้กับหนังสือเล่มล่าสุดและซีรีส์ Netflixปัญหาสามร่างกาย-

ถ้ามันซับซ้อน ทุกสิ่งจะแยกจากกันไหม? การจัดเรียงดวงจันทร์-โลก-ดวงอาทิตย์มีความเสถียรเนื่องจากวัตถุสองในสามดวง ได้แก่ โลกและดวงจันทร์ อยู่ใกล้กันมากกว่าวัตถุอื่นซึ่งก็คือดวงอาทิตย์มาก

ดวงจันทร์และโลกอยู่ใกล้กันมากพอจนถือว่าดวงอาทิตย์เป็นระบบสองร่างซึ่งมีความเสถียร

แต่หากทั้งสามวัตถุมีปฏิสัมพันธ์กัน ระบบก็จะแยกออกจากกัน เป็นไปได้ที่ร่างทั้งสองจะทำได้ดีดตัวที่สามออกจนหมด-

ดาวที่มีความเร็วไม่ธรรมดา

กลไกนี้อาจอธิบายความลึกลับของจักรวาล: ดาวที่มีความเร็วเกินจริง

ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ในท้องฟ้ายามค่ำคืนมีวงโคจรเกือบเป็นวงกลมโดยทั่วไปรอบใจกลางกาแลคซีของเรา ความเร็วของวงโคจรอยู่ที่ประมาณ 200 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเร็วมากบนโลก แต่ไม่มีอะไรพิเศษในอวกาศ

อย่างไรก็ตาม,ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548 เราได้ค้นพบดาวฤกษ์ที่มีความเร็วสูงประมาณ 20 ดวงซึ่งพุ่งผ่านกาแล็กซีของเราด้วยความเร็วมากกว่า 1,000 กิโลเมตรต่อวินาที ยังไง?

แนวคิดที่ดีที่สุดของเราในปัจจุบันคือ ดาวที่มีความเร็วเกินเคยเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ที่โคจรรอบหลุมดำมวลมหาศาลของเรา เมื่อเวลาผ่านไป ดวงดาวก็เข้าใกล้หลุมดำมากเกินไป และส่งผลให้เกิดวงโคจรที่ซับซ้อน

ในช่องว่างที่มีหลุมดำเรียกการยิง มีดาวดวงหนึ่งพุ่งออกมา มันหนีไปทางช้างเผือกชั้นนอก ซึ่งเราเห็นว่ามันเป็นดาวที่มีความเร็วเกินจริง

ค้นหาโรงงานไฮเปอร์เวโลซิตี้

มันเป็นทฤษฎีที่น่าสนใจ

การคำนวณทางทฤษฎีแสดงกลไกการทำงานและความเร็วค่อนข้างถูกต้อง การสังเกตพบว่าดาวที่มีความเร็วเกินจริงหลายดวงดูเหมือนจะยิงออกจากใจกลางกาแลคซี ซึ่งเป็นข้อดีอีกประการหนึ่งของทฤษฎีนี้ แต่เราจะทดสอบแนวคิดนี้ได้อย่างไร?

วิธีที่ชัดเจนคือการมองหาดาวคู่ที่อยู่รอบหลุมดำมวลมหาศาลของเรา

นักดาราศาสตร์จับตาดูใจกลางกาแลคซีของเราอย่างใกล้ชิดมานานหลายทศวรรษ การค้นหาท้องฟ้ายามค่ำคืนนั้นไม่ใช่เรื่องยากเกินไป ดังที่คุณเห็นจากภาพด้านล่าง

ต่อไปนี้เป็นสองวิธีที่เชื่อถือได้ในการค้นหาราศีธนู A* ขั้นแรก ให้หา Antares (สีแดงสด) ซึ่งอยู่ตรงกลางหลังของราศีพิจิก จากนั้นตามตัวแมงป่องไปจนถึงปลายหาง ซึ่งอยู่ใกล้กับหลุมดำ หรืออีกทางหนึ่งรับแอปท้องฟ้ายามค่ำคืนที่ดีบนโทรศัพท์ของคุณ พวกเขาน่าทึ่งมาก

ในบริบทของทฤษฎีเหล่านี้ การค้นพบครั้งล่าสุดนี้มีความสำคัญมาก นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวคู่รอบหลุมดำมวลมหาศาลของเรา ชิ้นส่วนสำคัญของปริศนาความเร็วเกินกำลังเข้าที่แล้ว

ลุค บาร์นส์, อาจารย์ประจำสาขาฟิสิกส์,มหาวิทยาลัยเวสเทิร์นซิดนีย์

บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-