ดาวแคระขาวไม่ยอมถูกหลุมดำมวลมหาศาลกิน

หลุมดำมวลมหาศาลไม่ใช่สัตว์จู้จี้จุกจิก พวกมันนั่งอย่างสงบที่ใจกลางกาแลคซี แต่ถ้าสสารเข้ามาใกล้เกินไป พวกมันก็จะกินมันอย่างตะกละตะกลาม ดวงดาวก็ถูกรบกวนและถูกกินเช่นกันเมื่อเข้าใกล้เกินไป ขณะนี้ นักวิจัยรายงานว่าพวกเขาจับหลุมดำมวลมหาศาลโดยการกินดาวแคระขาว ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการสำหรับดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ของเรา แต่ดาวแคระขาวไม่ยอมแพ้หากไม่มีการต่อสู้

นักดาราศาสตร์จับตาดูหลุมดำมวลมหาศาล 1ES 1927+654 อย่างใกล้ชิดมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2554 ความใส่ใจอย่างใกล้ชิดนี้ให้ผลเมื่อวัตถุขนาดมหึมานี้มีขนาดใหญ่มาก: โคโรนาของรังสีเอกซ์ที่ล้อมรอบหลุมดำหายไปอย่างสมบูรณ์ แต่มีสิ่งแปลกประหลาดที่ยังมาไม่ถึง

ภายในปี 2021 โคโรนาและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตามปกติดูเหมือนจะได้รับการฟื้นฟู มีเพียง XMM-Newton ที่ตรวจพบความผันผวนอย่างประหลาดของรังสีเอกซ์ในปี 2022 เท่านั้น ด้วยระยะเวลาที่แตกต่างกันระหว่าง 400 ถึง 1,000 วินาที การแผ่รังสีเอกซ์จึงเพิ่มขึ้นและลดลงประมาณร้อยละ 10 สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการสั่นแบบกึ่งคาบ และมองเห็นได้ยากมากในหลุมดำมวลมหาศาล

“นี่เป็นข้อบ่งชี้แรกของเราว่ามีบางอย่างแปลกๆ เกิดขึ้น” เมแกน มาสเตอร์สัน ผู้เขียนหลัก นักวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ กล่าวในรายงานคำแถลง-

คำอธิบายที่ดีที่สุดสำหรับการแกว่งเหล่านี้คือการมีวัตถุอยู่ในจานสะสมมวลสารที่อยู่รอบหลุมดำ วัสดุในดิสก์และวัตถุขนาดใหญ่ถึงวาระที่จะถูกกลืนเข้าไป เมื่อวัตถุเคลื่อนเข้าใกล้หลุมดำมากขึ้น ความถี่ของการแกว่งก็เพิ่มขึ้น

จากการคำนวณ วัตถุที่เป็นไปได้น่าจะเป็นดาวแคระขาวซึ่งมีมวลประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ของดวงอาทิตย์ มันเคลื่อนที่ประมาณหนึ่งในสามของความเร็วแสง โดยโคจรเป็นระยะทาง 100 ล้านกิโลเมตร (61 ล้านไมล์) ในเวลาเพียง 18 นาทีในช่วงแรกๆ

ดาวแคระขาวมีความหนาแน่น และหลุมดำมวลมหาศาลยังมีความหนาแน่นมากกว่าอีกด้วย ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งในที่สุดจะบังคับให้ดาวแคระขาวชนกับหลุมดำในที่สุด เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการสั่นนี้ ทีมจึงสามารถประมาณได้ว่าเมื่อใดที่ดาวแคระขาวจะถูกกินในวันที่ 4 มกราคม พ.ศ. 2567

“ฉันไม่เคยสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำขนาดนี้มาก่อนในอาชีพของฉัน” Erin Kara สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และหัวหน้างานระดับปริญญาเอกของ Megan กล่าวเสริม

คงมีคนลืมบอกดาวแคระขาวเพราะในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2567 มันยังคงโคจรรอบหลุมดำอยู่ - ตอนนี้เร็วขึ้นอีก โดยโคจรรอบเดียวในเวลาเพียง 7 นาที ความหนาแน่นของดาวแคระขาวอาจทำให้มีข้อได้เปรียบ เนื่องจากหลุมดำซึ่งมีมวลประมาณหนึ่งล้านเท่าของดวงอาทิตย์ไม่สามารถรบกวนได้อย่างง่ายดาย

อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์รังสีเอกซ์ในปีที่แล้วยังไม่สมเหตุสมผล ทั้งระบบท้าทายสิ่งที่เราคิดว่ากำลังเกิดขึ้นรอบๆ หลุมดำ ซึ่งหมายความว่าเราขาดชิ้นส่วนบางส่วนไป อาจมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน ดังนั้นคลื่นความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจึงไม่ใช่สิ่งที่ทีมงานประมาณไว้ หรือบางทีการสั่นของรังสีเอกซ์อาจไม่ได้เกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ทั้งหมด

ข่าวดีก็คือมีวิธีทดสอบสมมติฐานที่ถูกต้อง ข่าวร้ายก็คือเราต้องรอจนกว่าภารกิจของ LISA จะเปิดตัวในอีกสิบปีข้างหน้า นี่จะเป็นหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงในอวกาศ และทีมงานมั่นใจว่าคลื่นโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากระบบนี้อยู่ในช่วงความถี่ที่เหมาะสมสำหรับ LISA

“สิ่งหนึ่งที่ฉันได้เรียนรู้จากแหล่งข้อมูลนี้ก็คืออย่าหยุดมองมัน เพราะมันอาจจะสอนเราถึงสิ่งใหม่ๆ” Masterson กล่าวข่าวเอ็มไอที- “ขั้นตอนต่อไปคือเพียงทำให้ดวงตาของเราเปิดกว้าง”

บทความนี้ได้รับการยอมรับในวารสาร Nature และสามารถพบได้ที่พื้นที่เก็บข้อมูลก่อนพิมพ์อาร์เอ็กซ์- งานวิจัยนี้ถูกนำเสนอในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 245