ความลึกลับของควอซาร์ หลุมดำยักษ์กลางแล็คซี่

[กลิ้งงับงับ]

เมื่อกล้องโทรทรรศน์วิทยุจับคลื่นวิทยุจากจักรวาลได้ นักดาราศาสตร์จะใช้กล้องโทรทรรศน์
คลื่นแสง(Visible-light Telescopes) ส่องหาแหล่งที่มาของมัน บางครั้งพบว่าคลื่นวิทยุ
มาจากซูปเปอร์โนวา บางครั้งมาจากบริเวณแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ในกาแล็กซี่ที่แสน
ไกล และบางครั้งพบว่าแหล่งที่มาของคลื่นวิทยุคือ วัตถุคล้ายดาวที่เรียกว่า "Qausi-Stellar
Radio Sources" หรือ ควอซาร์ (Quasars) วัตถุคล้ายดาวที่ว่านี้มีความสว่างมากที่สุด
ในจักรวาล และอยู่ในกาแล็กซี่ที่ไกลที่สุดเท่าที่เราจะเห็นได้ ทำให้นักดาราศาสตร์งุนงงอยู่เป็น
เวลานานหลายปีว่า ควอซาร์คืออะไร ที่แน่ๆ มันไม่ใช่ทั้งกาแล็กซี่และซูปเปอร์โนวา แต่ปัจจุบัน
นักดาราศาสตร์รู้แล้วว่าควอซาร์คือหลุมดำยักษ์ (Supermassive Black Holes) ซึ่งมี
มวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายร้อยล้านเท่าในบริเวณใจกลางกาแล็กซีขนาดใหญ่ ซึ่งอยู่ไกลจาก
โลกหลายพันล้านปีแสง

หลุมดำยักษ์ถูกล้อมรอบด้วยวงแหวนก๊าซและฝุ่นขนาดมหึมา และนี่คืออาหารของมันด้วย ในแต่
ละปีหลุมดำยักษ์จะกินสสารในวงแหวนในปริมาณเท่ากับมวลของดาวฤกษ์รวมกัน 1 พันดวง
โดยขณะที่มันดูดกลืนสสารในวงแหวนอยู่นั้น สสารจะเกิดความร้อนทำให้เกิดการแผ่พลังงาน
ในปริมาณมหาศาลออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในหลายช่วงคลื่น ทั้งรังสีเอ็กซ์ คลื่นแสงที่
สายตามนุษย์มองเห็น และรังสีอินฟราเรด ความสว่างที่ปรากฏคือ สิ่งที่เราเรียกว่า "ควอซาร์"
แต่เราก็ไม่สามารถจะมองเห็นตัวหลุมดำยักษ์ได้ ควอซาร์มีขนาดเท่าระบบสุริยะ มันเล็กมากเมื่อ

เปรียบเทียบกับขนาดของกาแล็กซี่ทั่วไปที่มีควอซาร์อยู่ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6,000
-50,000 ปีแสง แต่ควอซาร์แผ่รังสีมากกว่ากาแล็กซีถึง 100 เท่า

การศึกษาควอซาร์เป็นงานชิ้นใหญ่ที่ท้าทายของนักดาราศาสตร์ ความน่าสนใจของควอซาร์ก็คือ
ความเก่าแก่ของมัน ควอซาร์ไม่ได้เกิดขึ้นในยุคปัจจุบัน แต่เกิดขึ้นในช่วงแรกของจักรวาลเมื่อ
หลายพันล้านปีมาแล้ว แต่แสงหรือรังสีเพิ่งเดินทางมาถึงโลก ดังนั้น การศึกษาควอซาร์คือ การ
เรียนรู้วิวัฒนาการของจักรวาลในช่วงแรกๆ นักดาราศาสตร์หลายคนเชื่อว่า กาแล็กซี่ที่เราเห็นกัน
อยู่ในปัจจุบันรวมทั้งกาแล็กซี่ทางช้างเผือกอาจจะเป็นควอซาร์ในอดีต

การประมาณการจำนวนควอซาร์ทั้งหมดก่อนหน้านี้ใช้วิธีตรวจจับรังสีเอ็กซ์ แต่ผลที่ได้กลับไม่ตรง
กันกับการตรวจจับรังสีเอ็กซ์และคลื่นแสงสว่าง ซึ่งได้จำนวนควอซาร์น้อยกว่า นักดาราศาสตร์เชื่อ
ว่าปัญหานี้เกิดจากควอซาร์ส่วนใหญ่ถูกเมฆก๊าซและฝุ่นบดบังจนไม่สามารถตรวจจับได้ทั้งหมด
และวิธีที่จะแก้ปัญหานี้และหาจำนวนควอซาร์ที่ถูกต้องก็คือ ต้องใช้กล้องอวกาศสปิตเซอร์ ซึ่งเป็น
กล้องอินฟราเรด ซึ่งสามารถมองทะลุเมฆฝุ่นได้ กล้องอวกาศสปิตเซอร์ตรวจพบควอซาร์ในหย่อม
ท้องฟ้าแคบๆ จำนวน 21 แห่ง ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันจากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่ง
ชาติ ที่นิวเม็กซิโกว่า เป็นควอซาร์จริง ควอซาร์ 10 แห่ง อยู่ในกาแล็กซี่รูปเกลียวอายุมาก และอีก
11 แห่ง อยู่ในกาแล็กซี่ซึ่งปกคลุมด้วยฝุ่นที่หนาแน่น และยังคงกำลังให้กำเนิดดาวฤกษ์อยู่

ดร.ลาซีกล่าวถึงผลการศึกษาในครั้งนี้ว่า "ถ้าคุณอนุมานควอซาร์ของเราทั้ง 21 แห่ง เพื่อหาส่วนที่
เหลือ ก็จะได้ควอซาร์ทั้งหมดและนี่หมายความว่ามันเป็นไปอย่างที่เราสงสัยคือ หลุมดำยักษ์ซึ่งกำลัง
เติบโตส่วนใหญ่ซุ่มซ่อนตัวอยู่หลังฝุ่น"การค้นพบครั้งนี้ยังทำให้นักดาราศาสตร์เห็นภาพที่ชัดเจนยิ่ง
ขึ้นว่าควอซาร์เกิดขึ้นได้อย่างไรและอยู่บริเวณไหนในจักรวาลขณะเดียวกันนักดาราศาสตร์อีกทีมก็ได้
ศึกษาลักษณะของกาแล็กซี่ 20 แห่ง ที่มีควอซาร์อยู่ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และกล้อง
วีแอลที(Very Large Telescope) ในชิลีพวกเขาพบว่าควอซาร์ 19 แห่ง เป็นไปตามการคาด
การณ์คือมีกาแล็กซี่ล้อมรอบอยู่ ทว่าอีก 1 แห่ง คือควอซาร์ HE0450-2958 ซึ่งอยู่ไกลจากโลก 5 พัน
ล้านปีแสงไม่มีอะไรที่แสดงว่ามีกาแล็กซี่อยู่ที่นั่น

ปรากฏการณ์นี้ทำความประหลาดใจให้กับทีมศึกษามากทีเดียว เพราะผลการศึกษาควอซาร์นับตั้งแต่
ทศวรรษที่ 1990 เป็นต้นมาพบว่า ควอซาร์เกือบทั้งหมดอยู่ในกาแล็กซี่ขนาดใหญ่ดร.ปีแอร์ มาร์เกน
บอกว่า "ด้วยเหตุนี้เราจึงต้องสรุปแบบตรงกันข้ามกับที่คาดการณ์ไว้ ควอซาร์ที่สว่างไสวไม่ได้ถูกล้อม
รอบด้วยกาแล็กซี่ขนาดใหญ่ ทีมศึกษาพยายามค้นหาสาเหตุว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น โดยศึกษาจากสภาพ
แวดล้อมของควอซาร์ พวกเขาพบว่ามีกลุ่มก๊าซซึ่งมีขนาดพอๆ กับควอซาร์อยู่ห่างออกไป 2,500 แสง
ให้ชื่อว่า "The blob" และยังมีกาแล็กซี่ซึ่งมีรูปทรงที่ผิดรูปผิดร่างให้ชื่อว่า "Companion" อยู่
ห่างออกไป 50,000 ปีแสงด้วย

ทีมศึกษาตั้งสมมติฐานว่า เป็นไปได้ที่หลุมดำยักษ์ไม่ได้อยู่ในกาแล็กซี่ แต่ปรากฏการณ์ควอซาร์เกิดจาก
หลุมดำยักษ์กินก๊าซจากเดอะบล๊อบ แทนที่จะเป็นกาแล็กซี่และก็เป็นไปได้อีกเหมือนกันว่า ลักษณะรูปทรง
ที่ผิดรูปผิดร่าง และการมีอัตราการกำเนิดดาวฤกษ์ดวงใหม่ๆ สูงของกาแล็กซี่คอมแพนเนียนเป็นสิ่งที่ชี้
ว่าครั้งหนึ่งมันเคยชนกับกาแล็กซี่ ซึ่งควอซาร์อาศัยอยู่เมื่อ 100 ล้านปีก่อน และเป็นสาเหตุทำให้กาแล็กซี่
ที่ควอซาร์เคยอาศัยอยู่หายไป

นอกจากนั้นยังมีอีกสมมติฐานอีกสองประการที่น่าสนใจ สมมติฐานแรก กาแล็กซี่ของควอซาร์มีอยู่แต่มี
ขนาดเล็กและมีแสงสลัวๆ จนมองไม่เห็นมัน แสงของกาแล็กซี่ที่มองไม่เห็นนี้จะต้องสลัวกว่ากาแล็กซี่
ทั่วไปที่มีควอซาร์อยู่ประมาณ 6 เท่า ส่วนขนาดของกาแล็กซี่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 300 ปี
แสง สมมติฐานที่สอง กาแล็กซี่ของควอซาร์มีอยู่ แต่สสารส่วนใหญ่ของกาแล็กซี่นี้เป็นสสารมืดมากกว่า
สสารปกติ ทำให้เราไม่เห็นตัวกาแล็กซี่

ปัจจุบันนักดาราศาสตร์เชื่อว่า จักรวาลมีสสารมืดซึ่งมองไม่เห็นอยู่ราว 25 เปอร์เซ็นต์ เมื่อไม่นานมานี้
นักดาราศาสตร์เพิ่งค้นพบกาแล็กซี่ที่มองไม่เห็น กาแล็กซี่ที่ว่านี้ไม่มีดาวแม้แต่ดวงเดียว แต่เต็มไปด้วย
สสารมืด การพิสูจน์ว่าควอซาร์ HE0450-2958 อยู่ในกาแล็กซี่ที่เต็มไปด้วยสสารมืดหรือไม่นั้น ทำ
ได้โดยการสแกนท้องฟ้าบริเวณรอบๆ ควอซาร์เพื่อดูปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง(Gravity
Lensing ) แรงโน้มถ่วงของสสารมืดจะทำให้อวกาศบิดงอหรือโค้งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของ
ไอน์สไตน์ ดังนั้น หากมีสสารมืดอยู่จริง เมื่อแสงเดินทางผ่านบริเวณนี้แสงก็จะมีความโค้ง หรือใช้อีก
วิธีหนึ่งคือ ดูการเคลื่อนที่ของก๊าซที่เหมือนถูกแรงดึงดูดจากวัตถุที่มองไม่เห็นก็ได้ ถ้าผลออกมาเช่นนี้
ก็จะเป็นการค้นพบครั้งสำคัญทีเดียว

............................................................................................................................

ไม่มีไรทำอย่าว่ากันนะ ความรู้ๆๆ

Comments

[minami]

thanks you1,4

[Devil's Breath]

ขอบคุณงับ