เราเชื่อว่ากาแล็กซีทุกแห่งน่าจะมีหลุมดำมวลยิ่งยวดอาศัยอยู่ที่ใจกลางของกาแล็กซีทุกกาแล็กซี แต่งานวิจัยล่าสุดพบว่าในกาแล็กซีแคระหรือกาแล็กซีที่มีขนาดเล็ก กว่า 70% ไม่มีหลุมดำ ณ ใจกลางของกาแล็กซี นำมาสู่ปริศนาชิ้นใหม่ในการทำความเข้าใจเอกภพ

งานวิจัยดังกล่าวได้ใช้ข้อมูลกาแล็กซีมากกว่า 1,600 แห่ง ผ่านการเก็บข้อมูลอย่างยาวนานมากว่าสองทศวรรษของกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา ซึ่งเป็นข้อมูลที่ไล่เรียงไปตั้งแต่กาแล็กซีขนาดใหญ่กว่าทางช้างเผือกสิบเท่าจนไปถึงกาแล็กซีแคระ อันหมายถึงกาแล็กซีที่มีมวลดาวฤกษ์เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบทางช้างเผือก

ภาพเปรียบเทียบกาแล็กซีที่มีหลุมดำ ณ ใจกลางกาแล็กซี ระหว่าง NGC 6278 (ซ้าย) และ PGC 039620 (ขวา) โดยจะเห็นได้ว่าใจกลางกาแล็กซีทางซ้ายนั้นมีสัญญาณของหลุมดำในย่านรังสีเอกซ์ ส่วนทางขวาที่เป็นกาแล็กซีแคระนั้นไม่

ตามปกติแล้ว บริเวณจานพอกพูนมวลของหลุมดำจะมีสสารที่หมุนด้วยความเร็วสูงจนปลดปล่อยความร้อนจากการเสียดสีและแผ่ออกมาในรูปแบบของรังสีเอกซ์ ปรากฏการณ์นี้คือจุดที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราถูกนำมาใช้เพื่อการสังเกตและตรวจนับจำนวนหลุมดำภายในกาแล็กซีเหล่านั้นอย่างแม่นยำ สัญญาณรังสีเอกซ์ที่ได้จากกาแล็กซีที่มีหลุมดำปกติ กาแล็กซีที่มีหลุมดำมวลยิ่งยวด และกาแล็กซีที่ไม่มีหลุมดำเลยนั้นแตกต่างกันมาก

หากว่ากันตามตรง กาแล็กซีที่มีขนาดใหญ่ เช่น ทางช้างเผือกของเรา ราว 90% มีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ ณ ใจกลาง กลับกันมีกาแล็กซีแคระแค่ 30% เท่านั้นที่พบหลุมดำมวลยิ่งยวดบริเวณใจกลาง ซึ่งกาแล็กซีเหล่านี้มักแสดงสัญญาณของหลุมดำในย่านรังสีเอกซ์ที่ไม่ชัดเจน จากการวิเคราะห์พบว่ากาแล็กซีที่มีมวลน้อยกว่าสามพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ หรือที่ใกล้เคียงกับขนาดของกาแล็กซีเมฆแมกเจลแลนใหญ่ ไม่มีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ใจกลาง

ภาพถ่ายของเมฆแมกเจลลัน กาแล็กซีแคระเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของทางช้างเผือก คาดว่ากาแล็กซีในกลุ่มนี้มีหลุมดำที่ใจกลางเพียง 30% เท่านั้น ภาพจาก ESO

ในเชิงสถิติแล้ว การที่เอกภพมีกาแล็กซีซึ่งมีหลุมดำมวลยิ่งยวดปลดปล่อยรังสีเอกซ์ปริมาณมหาศาลในจำนวนที่น้อยนั้น ก็อาจจะสมเหตุสมผลเนื่องจากหลุมดำมวลยิ่งยวดเกิดขึ้นได้ยากกว่าหลุมดำทั่วไปมาก นักดาราศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดจะเกิดขึ้นในช่วงที่กาแล็กซีกำลังก่อตัว หากปัจจัยไม่ส่งเสริมเพียงพอ ก็อาจจะทำให้การก่อตัวของหลุมดำมวลยิ่งยวดไม่สามารถเกิดขึ้นได้ แตกต่างจากหลุมดำปกติทั่วไปที่เกิดขึ้นง่ายกว่า

แต่ถึงอย่างนั้น นักดาราศาสตร์ก็ยังตั้งข้อสังเกตว่าอาจจะเป็นไปได้ที่รังสีเอกซ์จากหลุมดำมวลยิ่งยวดของกาแล็กซีแคระบางแห่งอาจจะไม่สามารถเดินทางทะลุฝุ่นที่ปกคลุมออกมาได้ แต่กรณีนี้เกิดขึ้นได้น้อยมาก

การศึกษานี้สนับสนุนทฤษฎีที่ว่าหลุมดำยักษ์ถือกำเนิดขึ้นมาพร้อมกับมวลหลายพันเท่าของดวงอาทิตย์ และผลลัพธ์จากการศึกษานี้อาจจะส่งผลต่อความคาดหวังของโครงการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงในอนาคต อย่าง Laser Interferometer Space Antenna เนื่องจากเราพบว่าหลุมดำที่มีอยู่ในเอกภพมีจำนวนน้อยลง ปริมาณของเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงที่โครงการตั้งความคาดหวังไว้ก็อาจจะจำเป็นต้องปรับลดจำนวนเหตุการณ์ที่น่าจะตรวจจับได้ลง รวมไปถึงความคาดหวังว่าจะมีเหตุการณ์ที่หลุมดำฉีกทำลายดาวฤกษ์หรือชนกันเองลดลงตามไปด้วย

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

กล้องฯ จันทรา เผย ไม่ใช่ทุกกาแล็กซีที่มีหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ที่ใจกลาง