นาซาค้นพบ "หลุมดำโดดเดี่ยว" ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (Space Telescope Science Institute: STScI) และศูนย์วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบแห่งมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ (Center for Exoplanet Science at the University of St Andrews) ร่วมยืนยันการค้นพบ "หลุมดำโดดเดี่ยว" โดยทีมงานนักดาราศาสตร์จากสถาบันกล้องโทรทรรศน์อวกาศ และศูนย์วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ (Space Telescope Institute and the Center for Exoplanet Sciences at the University of St. Andrews) ร่วมกันยืนยันการค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งที่ไม่เป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่

การค้นพบครั้งนี้อาศัยข้อมูลล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งเป็นการตอกย้ำผลการสังเกตการณ์ปรากฏการณ์ดาวฤกษ์ดับในปี 2022 ที่ผ่านมา โดยผลการวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร The Astrophysical Journal วารสารวิชาการที่ได้รับการยอมรับอย่างสูงในวงการดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั่วโลก

โดยทั่วไป หลุมดำเป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง แต่การตรวจจับหลุมดำนั้นอาศัยการสังเกตอิทธิพลของมันต่อสสารโดยรอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบดาวคู่ ซึ่งสสารจากดาวฤกษ์คู่จะถูกดึงดูดและก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่สามารถตรวจจับได้ ด้วยเหตุนี้ หลุมดำมวลดาวฤกษ์ที่ได้รับการยืนยันก่อนหน้านี้จึงล้วนเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ทั้งสิ้น

อย่างไรก็ตามแบบจำลองทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์บ่งชี้ว่า หลุมดำโดดเดี่ยว (Lone Black Hole) ควรมีจำนวนมากกว่าในห้วงอวกาศ การตรวจจับหลุมดำประเภทนี้เป็นไปได้ยาก เนื่องจากต้องอาศัยปรากฏการณ์ที่หลุมดำเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ ทำให้แสงของดาวฤกษ์นั้นหรี่ลง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้รายงานการค้นพบเหตุการณ์ดังกล่าวในปี 2022

การศึกษาล่าสุดนี้เป็นการยืนยันและต่อยอดผลการค้นพบเมื่อสองปีก่อน โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มเติมข้อมูลจากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในช่วงปี 2021 และ 2022 เข้ากับข้อมูลเดิมที่รวบรวมไว้ระหว่างปี 2011 ถึง 2017 

ผลลัพธ์ที่ได้ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การหรี่แสงของดาวฤกษ์ดังกล่าวเกิดจากการบดบังของวัตถุที่มองไม่เห็น ซึ่งมีมวลประมาณ 7 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ข้อสรุปนี้หักล้างข้อเสนอของทีมวิจัยในปี 2023 ซึ่งเสนอว่าวัตถุดังกล่าวอาจเป็นดาวนิวตรอน เนื่องจากการประเมินมวลที่สูงเกินกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีของดาวนิวตรอน จึงบ่งชี้ว่ามีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นหลุมดำ เนื่องจากมวลที่ประเมินได้นั้นสูงเกินกว่าขีดจำกัดมวลสูงสุดของดาวนิวตรอน ทำให้ความเป็นไปได้จึงจำกัดอยู่เพียงการเป็นหลุมดำเท่านั้น

เป็นที่น่าจับตามองว่า ทีมนักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่งที่เคยเสนอในปี 2023 ว่าวัตถุดังกล่าวอาจเป็นดาวนิวตรอนที่กำลังเคลื่อนที่ ก็ได้ข้อสรุปที่สอดคล้องกันในการศึกษาครั้งใหม่นี้ อย่างไรก็ตาม การประเมินมวลของวัตถุโดยทีมหลังนี้อยู่ที่อย่างน้อย 6 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และยังมีค่าความคลาดเคลื่อนที่ค่อนข้างสูง ซึ่งยังคงเปิดโอกาสให้มีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างเฝ้ารอการเริ่มต้นปฏิบัติงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Nancy Grace Roman ในปี 2027 ซึ่งคาดการณ์ว่ากระจกที่มีขนาดใหญ่ขึ้นของกล้องโทรทรรศน์ดังกล่าวจะสามารถตรวจจับปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ผ่านหน้าของหลุมดำโดดเดี่ยวได้มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อันจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับประชากรและวิวัฒนาการของวัตถุลึกลับเหล่านี้ในเอกภพ