ทีมนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ณ ออสติน และซานแอนโตนิโอ ได้สร้างความประหลาดใจครั้งใหญ่ในวงการ เมื่อค้นพบหลักฐานที่ชี้ว่า หลุมดำขนาดมหึมาซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 450,000 เท่า ยึดเหนี่ยวให้ดาวฤกษ์ในกาแล็กซีแคระจิ๋วที่ชื่อว่า Segue 1 ให้อยู่รวมกันได้ การค้นพบครั้งนี้ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters ได้ท้าทายสมมติฐานเดิมที่ว่า สสารมืด (Dark Matter) คือแรงโน้มถ่วงหลักที่ผูกมัดกาแล็กซีแคระไว้ และอาจนำไปสู่การเขียนตำราวิวัฒนาการของระบบกาแล็กซีเหล่านี้ใหม่ทั้งหมด
Segue 1 เป็นกาแล็กซีแคระ (Dwarf Galaxy) ที่อยู่ใกล้กับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามาก โดยอยู่ห่างออกไปเพียง 75,000 ปีแสงเท่านั้น กาแล็กซีแห่งนี้มีความพิเศษตรงที่มันมีดาวฤกษ์อยู่น้อยมาก จนนักดาราศาสตร์เชื่อมานานว่ามวลรวมของดาวฤกษ์เหล่านี้ไม่เพียงพอที่จะสร้างแรงโน้มถ่วง (Gravity) เพื่อป้องกันไม่ให้ดาวกระจายตัวออกไปในอวกาศ ทำให้ต้องพึ่งพาสิ่งลึกลับที่เรียกว่า สสารมืด (Dark Matter) ซึ่งมองไม่เห็นแต่มีอิทธิพลทางความโน้มถ่วงมหาศาล เป็นตัวการหลักในการผูกมัดโครงสร้างของกาแล็กซีไว้
การวิจัยล่าสุดนี้นำโดย Nathaniel Lujan นักศึกษาปริญญาโทจาก UTSA ได้พลิกความเชื่อดังกล่าว ทีมวิจัยได้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนหลายแสนแบบ โดยจำลองวิถีการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ใน Segue 1 ภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ เช่น การมีอยู่ของหลุมดำ ขนาดของหลุมดำ และปริมาณของสสารมืด
ผลลัพธ์ที่ได้จากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาว W.M. Keck ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงใจกลางของ Segue 1 กำลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วเป็นวงแคบ ๆ ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ที่ชัดเจนถึงการมีอยู่ของ หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Black Hole) แบบจำลองที่มีหลุมดำขนาดใหญ่จึงสอดคล้องกับการเคลื่อนที่จริงของดาวฤกษ์ได้ดีกว่าแบบจำลองที่เน้นสัดส่วนของสสารมืดสูงเพียงอย่างเดียว
สิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นยิ่งกว่าการค้นพบหลุมดำคือขนาดของมัน หลุมดำที่ใจกลาง Segue 1 มีมวลประมาณ 450,000 เท่า ของดวงอาทิตย์ ซึ่งมากกว่ามวลรวมของดาวฤกษ์ทั้งหมดในกาแล็กซี Segue 1 ถึงประมาณ 10 เท่า
โดยปกติแล้ว ในกาแล็กซีทั่วไป อัตราส่วนมวลระหว่างหลุมดำกับกาแล็กซีแม่จะมีความสัมพันธ์ที่ค่อนข้างคงที่ แต่หลุมดำใน Segue 1 กลับมีขนาดใหญ่กว่าที่คาดการณ์ไว้มาก หากอัตราส่วนมวลที่สูงเช่นนี้เป็นเรื่องปกติในกาแล็กซีแคระ ก็อาจหมายความว่านักดาราศาสตร์ต้องแก้ไขความเข้าใจ เกี่ยวกับวิวัฒนาการของกาแล็กซีประเภทนี้ ตามที่ Karl Gebhardt นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก UT Austin ได้กล่าวไว้
นักวิจัยได้เสนอความเป็นไปได้สองทางสำหรับวิวัฒนาการที่ไม่ธรรมดาของ Segue 1 ไว้ดังนี้
- การสูญเสียดาวฤกษ์ (Tidal Stripping)
Segue 1 อาจเคยเป็นกาแล็กซีที่มีขนาดใหญ่กว่านี้มาก แต่ถูกแรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังกว่าของกาแล็กซีทางช้างเผือกดึงดูด (Tidal Stripping) ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ออกไป เหลือไว้แต่ส่วนแกนกลางที่มีหลุมดำขนาดใหญ่ - จุดแดงจิ๋ว (Little Red Dots)
Segue 1 อาจเป็นตัวอย่างของกาแล็กซีประเภทใหม่ที่เพิ่งถูกค้นพบที่เรียกว่า “Little Red Dots” ซึ่งเป็นกาแล็กซีในยุคแรกเริ่มของเอกภพที่ดูเหมือนจะก่อตัวขึ้นพร้อมกับหลุมดำขนาดมหึมาแต่มีดาวฤกษ์น้อยมาก การมี Segue 1 ซึ่งเป็นตัวอย่างที่อยู่ใกล้ ทำให้ง่ายต่อการศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในกาแล็กซีเหล่านี้
การค้นพบหลุมดำขนาดยักษ์ในกาแล็กซีแคระจิ๋ว Segue 1 ไม่เพียงแต่เป็นการค้นพบที่สำคัญ แต่ยังเป็นหลักฐานที่ท้าทายบทบาทของสสารมืดในกาแล็กซีแคระ นักวิจัยเชื่อว่างานนี้อาจจะปฏิวัติ (Revolutionize) วิธีการสร้างแบบจำลองกาแล็กซีแคระหรือกระจุกดาวในอนาคต โดยต้องรวมถึงอิทธิพลของหลุมดำมวลยิ่งยวดแทนที่จะพิจารณาเพียงแค่สสารมืดเท่านั้น การที่ Segue 1 เป็นกาแล็กซีที่อยู่ใกล้เรา ทำให้เป็นห้องทดลองทางธรรมชาติที่ยอดเยี่ยมในการทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบกาแล็กซีที่มีสัดส่วนมวลของหลุมดำต่อกาแล็กซีสูงผิดปกติ
ข้อมูลอ้างอิง: University of Texas at Austin
- Tiny galaxy, big find: Black hole discovered in nearby Segue 1
