ในปี พ.ศ. 2561 นักดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นว่าโคโรนาของซึ่งเป็นหลุมดำมวลดวงอาทิตย์ 1.4 ล้านมวลดวงอาทิตย์ที่กำลังสะสมอย่างแข็งขัน ซึ่งตั้งอยู่ในกาแลคซีห่างออกไปประมาณ 270 ล้านปีแสง ได้หายไปอย่างกะทันหัน ก่อนที่จะรวมตัวกันอีกครั้งในอีกหลายเดือนต่อมา การปิดตัวลงอย่างฉับพลันแต่สั้นๆ ถือเป็นครั้งแรกในดาราศาสตร์หลุมดำ ขณะนี้ นักดาราศาสตร์ที่ใช้หอดูดาว XMM-นิวตันของ ESA ตรวจพบหลุมดำเดียวกันซึ่งมีพฤติกรรมที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน พวกเขาตรวจพบการกะพริบของรังสีเอกซ์ที่มาจาก 1ES 1927+654 ในคลิปที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตลอดระยะเวลาสองปี กะพริบ ที่การสั่นเป็นมิลลิเฮิรตซ์ ความถี่เพิ่มขึ้นจากทุกๆ 18 นาทีเป็นทุกๆ เจ็ดนาที การเร่งความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างมากของรังสีเอกซ์นี้ไม่มีใครเห็นได้จากหลุมดำจนกระทั่งบัดนี้
ตามแนวคิดของศิลปินคนนี้ สสารถูกดึงออกมาจากดาวแคระขาว (ทรงกลมทางขวาล่าง) ซึ่งโคจรอยู่ในจานสะสมมวลสารที่อยู่ด้านในสุดที่อยู่รอบๆ หลุมดำมวลมหาศาลของ 1ES 1927+654 เครดิตรูปภาพ: NASA / Aurore Simonnet, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโซโนมา
หลุมดำเป็นการทำนายทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ พวกมันเป็นสัตว์ประหลาดแรงโน้มถ่วงที่กักขังสสารหรือพลังงานใดๆ ที่ผ่าน 'พื้นผิว' ของพวกมัน ซึ่งเป็นขอบเขตของกาลอวกาศที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์
ในระหว่างที่มันลงไปในหลุมดำครั้งสุดท้าย ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการสะสมมวลสาร สสารที่ถึงวาระจะก่อตัวเป็นดิสก์รอบหลุมดำ ก๊าซในจานสะสมมวลสารจะร้อนขึ้นและปล่อยแสงอัลตราไวโอเลต (UV) เป็นส่วนใหญ่
รังสีอัลตราไวโอเลตทำปฏิกิริยากับเมฆก๊าซหรือพลาสมาที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งล้อมรอบหลุมดำและจานสะสมมวลสาร เมฆนี้เรียกว่าโคโรนา และปฏิกิริยาดังกล่าวให้พลังงานรังสียูวี เร่งให้มีรังสีเอกซ์ซึ่ง XMM-นิวตันสามารถจับได้
XMM-Newton สังเกต 1ES 1927+654 มาตั้งแต่ปี 2011 ย้อนกลับไปในตอนนั้น ทุกอย่างค่อนข้างปกติ
แต่ในปี 2018 สิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนไป หลุมดำประสบการระเบิดครั้งใหญ่ซึ่งดูเหมือนว่าจะรบกวนสภาพแวดล้อมของมัน เนื่องจากรังสีเอกซ์โคโรนาหายไป
โคโรนากลับมาทีละน้อย และในช่วงต้นปี 2021 อาการปกติก็ดูเหมือนจะได้รับการฟื้นฟูแล้ว
อย่างไรก็ตาม ในเดือนกรกฎาคม ปี 2022 XMM-Newton เริ่มสังเกตเห็นว่าเอาท์พุตรังสีเอกซ์มีความแปรผันที่ระดับประมาณ 10% ในช่วงเวลาระหว่าง 400 ถึง 1,000 วินาที
การสั่นแบบกึ่งคาบ (QPO) ที่เรียกว่าความแปรปรวนประเภทนี้ ตรวจพบได้ยากในหลุมดำมวลมหาศาลอย่างฉาวโฉ่
“นี่เป็นข้อบ่งชี้แรกของเราว่ามีบางอย่างแปลก ๆ เกิดขึ้น” เมแกน มาสเตอร์สัน ปริญญาเอกกล่าว นักเรียนที่ MIT
การแกว่งอาจบอกได้ว่าวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ดาวฤกษ์ ถูกฝังอยู่ในจานสะสมมวลสาร และกำลังโคจรรอบหลุมดำอย่างรวดเร็วจนใกล้จะถูกกลืนเข้าไป
เมื่อวัตถุเข้าใกล้หลุมดำมากขึ้น เวลาที่ใช้ในการโคจรลดลง ทำให้ความถี่ของการแกว่งเพิ่มขึ้น
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าวัตถุที่กำลังโคจรอยู่นี้น่าจะเป็นศพดาวฤกษ์ที่เรียกว่าดาวแคระขาว ซึ่งมีมวลประมาณ 0.1 เท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งเดินทางด้วยความเร็วอันน่าเหลือเชื่อ
มันกำลังเสร็จสิ้นวงโคจรของสัตว์ประหลาดใจกลางหนึ่งวงโคจร ครอบคลุมระยะทางประมาณ 100 ล้านกิโลเมตร ทุกๆ สิบแปดนาทีหรือประมาณนั้น จากนั้นสิ่งต่าง ๆ ก็แปลกประหลาดยิ่งขึ้น
ตลอดระยะเวลาเกือบสองปี XMM-Newton แสดงให้เห็นว่าการแกว่งมีความแข็งแกร่งและความถี่เพิ่มขึ้น แต่ไม่ใช่ในแบบที่นักวิจัยคาดหวัง
พวกเขาสันนิษฐานว่าพลังงานการโคจรของวัตถุนั้นถูกปล่อยออกมาเป็นคลื่นความโน้มถ่วงตามที่กำหนดโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
เพื่อทดสอบแนวคิดนี้ พวกเขาคำนวณว่าเมื่อใดที่วัตถุนี้จะข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ หายไปจากการมองเห็น และการสั่นจะหยุด ปรากฏว่าเป็นวันที่ 4 มกราคม 2024
“ฉันไม่เคยสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำขนาดนี้มาก่อนในอาชีพของฉัน” ดร. เอริน คารา จาก MIT กล่าว
ในเดือนมีนาคม 2024 XMM-Newton กลับมาดูอีกครั้ง และความแกว่งยังคงอยู่ที่นั่น
ขณะนี้วัตถุกำลังเดินทางด้วยความเร็วประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วแสงและโคจรครบทุกๆ เจ็ดนาที
สิ่งใดก็ตามที่อยู่ในจานสะสมมวลสาร มันก็ไม่ยอมถูกหลุมดำกลืนกินอย่างดื้อรั้น
อาจมีมากกว่าแค่คลื่นความโน้มถ่วงเกิดขึ้น หรือสมมติฐานทั้งหมดจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลง
นักดาราศาสตร์ยังพิจารณาถึงความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งในการกำเนิดของการสั่น
เมื่อนึกถึงการหายตัวไปของโคโรนารังสีเอกซ์ในปี 2018 พวกเขาสงสัยว่าเมฆนี้สามารถสั่นไหวได้หรือไม่
ปัญหาคือไม่มีทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับในการอธิบายพฤติกรรมดังกล่าว และเมื่อไม่มีเส้นทางที่ชัดเจนในการส่งเสริมแนวคิดนี้ พวกเขาจึงกลับไปสู่แบบจำลองดั้งเดิม และตระหนักว่ามีวิธีแก้ไขมัน
“หากหลุมดำมีดาวแคระขาวอยู่ร่วมด้วย คลื่นความโน้มถ่วงที่มันสร้างขึ้นจะถูกตรวจพบโดย LISA ซึ่งเป็นภารกิจของ ESA ที่เป็นความร่วมมือกับ NASA ซึ่งคาดว่าจะเปิดตัวในทศวรรษหน้า” Masterson กล่าว
ของทีมกระดาษจะปรากฏอยู่ในวารสารธรรมชาติ-
-
เมแกน มาสเตอร์สันและคณะ- 2025. การแกว่งของมิลลิเฮิร์ตซ์ใกล้กับวงโคจรด้านในสุดของหลุมดำมวลมหาศาลธรรมชาติในสื่อ; arXiv: 2501.01581
