มวลมหาศาล— ยักษ์ใหญ่แห่งจักรวาลที่มีมวล 100,000 ถึงพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ — เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ที่น่ากลัวที่สุดในจักรวาล ยักษ์ใหญ่แห่งท้องฟ้าเหล่านี้สามารถกลืนกินดาวฤกษ์ทั้งดวงและปล่อยกระแสรังสีอันทรงพลังที่มองเห็นได้ทั่วระยะทางจักรวาลอันกว้างใหญ่ อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยสังเกตเห็นบางสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน นั่นคือหลุมดำมวลมหาศาลคู่หนึ่งกลืนกินเมฆก๊าซขนาดมหึมา ซึ่งแตกต่างจากที่นักวิทยาศาสตร์ป่นท้องฟ้าใดๆ เคยเห็นมา
การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้จากสัญญาณรังสีที่น่าสงสัย นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับพฤติกรรมของยักษ์จักรวาลเหล่านี้และความสัมพันธ์กับกาแลคซีที่พวกมันอาศัยอยู่
แสงที่ปล่อยออกมาจากระบบแสดงรูปแบบการแกว่งซ้ำทุกๆ 60 - 90 วัน และนี่เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตการแปรผันแบบนี้ในนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ลอเรนา เฮอร์นันเดซ-การ์เซียนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งสหัสวรรษและมหาวิทยาลัยบัลปาราอิโซในประเทศชิลีและผู้เขียนนำการศึกษาใหม่เกี่ยวกับหลุมดำที่หิวโหยบอกกับ WordsSideKick.com ทางอีเมล "รูปแบบนี้พบได้ในรังสีเอกซ์ อัลตราไวโอเลต และความถี่แสง ทำให้ระบบนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว"
ตรวจสอบสัญญาณลึกลับ
สัญญาณซึ่งกำหนดว่า AT 2021hdr ถูกตรวจพบครั้งแรกในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2564 โดย Zwicky Transient Facility ซึ่งเป็นการสำรวจด้วยแสงภาคพื้นดินที่ทรงพลัง มีต้นกำเนิดมาจากกาแลคซีที่เรียกว่า 2MASX J21240027+3409114 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1 พันล้านปีแสง ในกลุ่มดาวหงส์ทางตอนเหนือ
ที่เกี่ยวข้อง:
ในตอนแรก นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าสัญญาณนี้อาจเชื่อมโยงกับปรากฏการณ์ที่คุ้นเคย เช่น ซูเปอร์โนวาหรือกซึ่งเป็นเวลาที่หลุมดำฉีกดาวฤกษ์ออกจากกัน อย่างไรก็ตาม สัญญาณดังกล่าวแสดงรูปแบบการสั่นของความสว่างที่ผิดปกติอย่างมากซึ่งไม่พบในเหตุการณ์ดังกล่าว ความผิดปกติที่น่าสนใจนี้ทำให้ทีมวิจัยตรวจสอบสัญญาณในเชิงลึกมากขึ้น
Hernández-García อธิบาย "เราสังเกตเห็นว่าแสงของระบบแปรผันตามเวลาอย่างไรเป็นเวลานานกว่าสี่ปีโดยใช้เครื่องมือวัดความยาวคลื่นหลายระดับ" "การศึกษานี้รวมถึงการสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียม Swift (รังสีเอกซ์และอัลตราไวโอเลต) สิ่งอำนวยความสะดวกชั่วคราวของสวิกกี้ (ทางแสง) อาเรย์พื้นฐานที่ยาวมาก (วิทยุ) และกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงในสเปน เม็กซิโก และอินเดีย"
การสังเกตเหล่านี้ซึ่งครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ยืนยันข้อสรุปก่อนหน้านี้ว่าต้นกำเนิดของสัญญาณไม่คุ้นเคย ตัวอย่างเช่น การแผ่รังสีเอกซ์ของมันรุนแรงเกินกว่าจะอธิบายได้โดยผู้สมัครทั่วไปที่ทีมงานพิจารณา เนื่องจากไม่มีสัญญาณที่เทียบเคียงได้มานำทางพวกเขา นักวิจัยจึงหันไปใช้แบบจำลองทางทฤษฎีเพื่อไขปริศนานี้ พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าการแผ่รังสีเกิดจากหลุมดำมวลมหาศาลคู่หนึ่งกลืนกินเมฆกาแล็กซีขนาดมหึมา - สถานการณ์จำลองสำรวจก่อนหน้านี้ผ่านการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
จากการจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำและกับเมฆก๊าซ ทีมงานพบว่าสัญญาณที่พวกเขาศึกษานั้นสอดคล้องกับการคาดการณ์ของแบบจำลองคอมพิวเตอร์ หากคู่หลุมดำมวลมหาศาลและเมฆก๊าซมีคุณสมบัติเฉพาะ
หลังจากการเปรียบเทียบโดยละเอียดกับแบบจำลองทางทฤษฎีแล้ว เราสรุปได้ว่าแสงที่ปล่อยออกมาจากระบบสามารถอธิบายได้ด้วยหลุมดำมวลมหาศาลแบบไบนารีซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับเมฆก๊าซที่มีมวลประมาณเทียบเท่ากับดวงอาทิตย์" Hernández-García กล่าว ในสถานการณ์นี้ หลุมดำทั้งสองจะถูกคั่นด้วย 0.8 มิลลิพาร์เซก (ประมาณหนึ่งวันแสง) โคจรรอบกันและกันประมาณทุกๆ 130 วัน มีมวลรวมกันประมาณ 40 ล้านมวลดวงอาทิตย์ และคาดว่าจะรวมตัวกันประมาณ 70,000 เท่า ปี."
ทิศทางและมุมมองในอนาคต
แม้ว่าสัญญาณ AT 2021hdr จะเข้ากันได้ดีกับสมมติฐานของทีม แต่จำเป็นต้องมีการสังเกตเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบที่คล้ายกันเพื่อสรุปข้อสรุป ข้อมูลในอนาคตจะช่วยปรับแต่งแบบจำลองว่าหลุมดำมวลมหาศาลมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อใช้ก๊าซกาแลคซี
“เราจำเป็นต้องยืนยันสถานการณ์ที่เรากำลังเสนอ ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลใหม่และทำการจำลองโดยใช้ข้อมูลเหล่านี้เพื่อตรวจสอบสมมติฐานของเรา” Hernández-García กล่าว
หากได้รับการตรวจสอบ การค้นพบนี้อาจเปลี่ยนแปลงวิธีที่นักดาราศาสตร์ศึกษาหลุมดำมวลมหาศาลโดยเสนอวิธีการใหม่ในการตรวจสอบวิวัฒนาการและบทบาทของพวกมันในการสร้างกาแลคซี วัตถุขนาดมหึมาเหล่านี้และการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมการกินอาหารของพวกมันสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการพัฒนากาแล็กซีได้
“การหาเป็นงานที่ท้าทาย แต่จากมุมมองทางทฤษฎี คาดว่าจะมีอยู่ในใจกลางกาแลคซีหลายแห่ง" Hernández-García อธิบาย "ความจริงที่ว่าเราไม่สามารถแก้ไขหลุมดำทั้งสองด้วยอุปกรณ์ที่มีอยู่ได้ บ่งบอกว่าเราต้องค้นหา เทคนิคทางเลือกในการตรวจจับด้วยวิธีอื่น การค้นพบลักษณะนี้มากขึ้นจะทำให้เราสามารถศึกษาว่ากาแลคซีผสานและพัฒนาไปตามกาลเวลาได้อย่างไร"
