ในรอบกว่า 10 ปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ได้ค้นพบกลุ่มก้อนดาวเคราะห์เล็กๆแต่อยู่รวมกันเป็นกาแล็กซีขนาดใหญ่เรียกว่า “เรดนักเก็ตส์ (Red Nuggets)” หรือกลุ่มดาวเคราะห์สีแดง โดยการศึกษาครั้งนี้ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราขององค์การนาซ่าและค้นพบว่าการก่อตัวของกาแล็กซีนี้เกิดจากการที่หลุมดำได้ทำการดูดกลุ่มดาวพร้อมกับพลังงานที่ไม่ถูกใช้จากดาวฤกษ์เข้าไว้ด้วยกันทำให้เกิดเป็นกาแล็กซีที่มีสัดส่วนที่ใหญ่มากๆ
กาแล็กซี่ของกลุ่มดาวเคราะห์สีแดงนี้ถูกค้นพบครั้งแรกผ่านกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในระยะทางที่ห่างไกลจากโลกเป็นอย่างมาก สอดคล้องกับช่วงเวลาประมาณ 3 หรือ 4 พันล้านปีหลังจากการเกิดบิ๊กแบงและยังถือว่าเป็นอนุสรณ์ของกาแล็กซีขนาดใหญ่แห่งแรกที่ใช้ระยะเวลาก่อตัวขึ้นมาได้ภายในเวลาเพียง 1 พันล้านปีหลังปรากฏการณ์บิ๊กแบงอีกด้วย โดยนักดาราศาสตร์คาดว่ากลุ่มดาวเคราะห์นี้เปรียบเสมือนกับบรรพบุรุษของกาแล็กซีทรงรีขนาดใหญ่อย่างที่เราเห็นทั่วไปในจักรวาลเนื่องจากมีลักษณะคล้ายคลึงกัน เพียงเเต่กลุ่มเรดนักเก็ตส์นี้มีขนาดเล็กกว่ากาแล็กซี่เหล่านั้นอยู่ถึง 5 เท่า
ภาพประกอบโดยศิลปินและภาพเอ็กซเรย์ของ “เรดนักเก็ตส์” กาแล็กซี เอ็มอาร์เค 1216
Credits: X-ray: NASA/CXC/MTA-Eötvös University/N. Werner et al., Illustration: NASA/CXC/M. Weiss
ในขณะที่กลุ่มดาวเคราะห์สีแดงส่วนมากจะรวมตัวเข้าไปอยู่ในกาแล็กซีอื่นๆมากว่าพันล้านปี แต่มีบางส่วนที่สามารถหลบซ่อนจากประวัติศาสตร์อันยาวนานของจักรวาลมาได้ ซึ่งถือเป็นโอกาสทองในการศึกษาวิวัฒนาการของทั้งกาแล็กซีและหลุมดำขนาดยักษ์ที่อยู่บริเวณใจกลางของกาแล็กซีในช่วงเวลากว่าพันล้านปีที่ดาวเคราะห์เหล่านี้แยกตัวออกไป
ในครั้งแรกกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราใช้ในการศึกษาก๊าซร้อนของดาวเคราะห์สีแดง 2 ดวงที่แยกตัวออกไปได้แก่ เอ็มอาร์เค 1216(MRK 1216) และ พีจีซี 032673(PGC 032973) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกไปเพียง 295 และ 344 ล้านปีแสงตามลำดับ แทนที่จะเป็นหลักพันล้านปีแสงอย่างที่ดาวเคราะห์สีแดงดวงแรกถูกค้นพบ จากภาพเอ็กซเรย์จะเห็นได้ว่าก๊าซร้อนที่เปล่งแสงออกมาบ่งบอกถึงการที่หลุมดำขนาดใหญ่ของดาวเคราะห์ทั้งคู่กำลังก่อตัวเป็น 2 กาแล็กซี่
“กาแล็กซี่นี้ก่อตัวมากว่า 13 พันล้านปีโดยที่ไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์ใดๆกับดวงดาวหรือกาแล็กซี่อื่นๆเลย” โนเบิร์ต แวร์เนอร์ จากสถาบันวิทยาศาสตร์ฮังการี (MTA – Eötvös University Lendület Hot Universe) ผู้นำกลุ่มศึกษาและวิจัย ด้านโมเมนตัมของความร้อนในจักรวาลและด้านดาราศาสตร์ในบูดาเปสท์ ประเทศฮังการีกล่าว “เราพบว่าการเกิดของหลุมดำในกาแล็กซี่นี้ส่งผลให้ดาวเคราะห์ต่างๆไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้”
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วในหมู่นักดาราศาสตร์ว่าวัตถุที่เข้าไปในหลุมดำจะถูกเหวี่ยงออกมาด้วยความเร็วสูงมากเนื่องจากหลุมดำมีแรงโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้มข้นมาก วัตถุความเร็วสูงเหล่านั้นอาจลดการก่อตัวของดาวเคราะห์ลงได้ เพราะความร้อนสูงที่เกิดขึ้นจากความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุจะต่อต้านก๊าซที่ใช้ในการก่อตัวของดวงดาวไม่ให้อุณหภูมิลดลงเพียงพอที่จะทำให้เกิดการก่อตัวได้
อุณหภูมิของก๊าซในบริเวณใจกลางของกาแล็กซี่เอ็มอาร์เค 1216 สูงกว่าอุณหภูมิบริเวณรอบๆอย่างมากแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของความร้อนจากหลุมดำ และยังมีการสำรวจพบคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกมาจากบริเวณใจกลางของกาแล็กซี่ ซึ่งการที่คลื่นชนิดถูกปล่อยออกมาก็ถือเป็นเอกลักษณ์ของการมีหลุมดำเช่นกัน และข้อพิสูจน์อย่างสุดท้ายก็คือรังสีเอ็กซเรย์ที่ถูกปล่อยออกมาสู่บริเวณใกล้เคียงตามทฤษฎีของความเร็วในการเกิดหลุมดำหรือ ”เอ็ดดิงตันลิมิต (Eddington limit)” ที่ค่ารังสีที่แผ่ออกมาต้องสมดุลกับแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง แต่รังสีที่วัดได้มีค่าน้อยกว่าหลักการอยู่ถึง 100 ล้านเท่าตัว ซึ่งค่าการแผ่รังสีเอ็กปริมาณต่ำๆแบบนี้ก็เป็นแบบฉบับของรังสีที่หลุมดำปล่อยออกมา ข้อมูลข้างต้นทั้งหมดเป็นหลักฐานสำคัญว่าสิ่งต่างๆที่เกิดขึ้นจากการมีหลุมดำขนาดใหญ่ที่ใจกลางกาแล็กซี่ของกลุ่มดาวเคราะห์สีแดงนั้นไปยับยั้งไม่ให้เกิดการก่อตัวขึ้นของดาวดวงใหม่นั่นเอง
นอกจากนี้หลุมดำและก๊าซร้อนอาจมีจุดเชื่อมโยงอื่นๆเพิ่มเติมอีก โดยผู้เขียนระบุว่ามวลของหลุมดำที่เพิ่มขึ้นอาจเกิดจากการสะสมของก๊าซร้อนที่อยู่บริเวณโดยรอบกาแล็กซี่ทั้งสอง คาดหว่าหลุมดำขนาดใหญ่ที่เรารู้จักกันดีอย่างเอ็มอาร์เค 1216 และพีจีซี 032873 มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 5 พันล้านเท่า โดยอ้างอิงจากการสำรวจความเร็วของดวงดาวบริเวณใกล้จุดศูนย์กลางกาแล็กซี นอกจากนี้มวลของหลุมดำเอ็มอาร์เค 1216 และส่วนหนึ่งของหลุมดำพีจีซี 032873 อาจมีค่ามากเทียบเท่ากับสัดส่วนเล็กๆของมวลรวมของดวงดาวทั้งหมดในบริเวณศูนย์กลางของกาแล็กซี ในขณะที่โดยทั่วไปจะมีขนาดเล็กกว่าประมาณ 10 เท่า
“จากที่เห็นหลุมดำเหมือนกำลังทำตัวไม่ดีแกล้งดวงดาวอื่นๆอยู่เลย” คีแรน แลคชวอร่า ผู้ประพันธ์ร่วมและสมาชิกของ MTA กล่าว
“ไม่เพียงแต่ขัดขวางการกำเนิดของดวงดาวอื่นๆเท่านั้น แต่หลุมดำยังดึงพลังงานและวัตถุในกาแล็กซี่มาเพื่อขยายตัวเองอีกด้วย” มัสซิโม่ กาสปาริ ผู้ประพันธ์ร่วมและยังเป็นเพื่อนของไอน์สไตน์จากปริ๊นสตัน กล่าว
นอกจากนี้ก๊าซร้อนบริเวณด้านในและพื้นที่โดยรอบของพีจีซี 032873 มีความบางเบากว่าก๊าซร้อน ของเอ็มอาร์เค 1216 อีกด้วย จากวิวัฒนาการในช่วงที่กาแล็กซีทั้งสองแยกตัวออกไปกว่า 13 ล้านปีที่ผ่านมา พบว่าความแตกต่างนี้อาจเกิดขึ้นจากการที่หลุมดำพีจีซี 032873 มีการระเบิดอย่างรุนแรงขึ้นในอดีตและทำให้พัดเอาก๊าซร้อนส่วนใหญ่ออกไปด้วย
“ข้อมูลจากกล้องจันทราบอกให้เรารู้ว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้างกับกาแล็กซีของดาวเคราะห์สีแดง ในช่วงเวลาที่ยาวนานในจักรวาลและการเดินทางอย่างโดดเดี่ยวนี้” ผู้ประพันธ์ร่วม รีเบคก้า แคนนิ่ง จากมหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ดกล่าว “และถึงแม้ว่ากาแล็กซีนี้จะไม่ได้ไปมีปฏิสัมพันธ์กับกาแล็กซี่อื่นๆ แต่ก็เห็นได้ว่ามีความวุ่นวายยุ่งเหยิงเกิดขึ้นมากมาย”
งานวิจัยที่ได้อธิบายผลเหล่านี้อยู่ในประกาศประจำเดือนฉบับล่าสุดของวารสารรอยัล แอสโทรโนมิคอล โซไซตี้ (Royal Astronomical Society) และทางออนไลน์
http://lanl.arxiv.org/abs/1711.09983 ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซาในเมืองฮันต์สวิลล์ รัฐแอละแบมา ได้จัดโครงการจันทรา สำหรับคณะกรรมการภารกิจวิทยาศาสตร์ของนาซาในกรุงวอชิงตัน โดยมีสถาบันวิจัยดาราศาสตร์สมิทโซเนียน (Smithsonian Astrophysical Observatory) ในแคมบริดจ์ รัฐแมตซาชูเซตส์ ทำหน้าที่จัดการกิจกรรมทางด้านวิทยาศาสตร์ของจันทรา และควบคุมการปฏิบัติหน้าที่ ทางการบิน
ที่มาบทความ : ลี โมฮอน บันทึก : เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน 2561
สืบค้นจาก : https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/red-nuggets-are-galactic-gold-for-astronomers.html