พบหลุมดำมวลยิ่งยวดถูกเหวี่ยงออกพ้นกาแล็กซีบ้านเกิด

เชื่อหรือไม่ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ที่มีมวลมหาศาลยิ่งกว่าดวงอาทิตย์ถึง 20 ล้านเท่า สามารถจะหลุดออกจากตำแหน่งเดิมตรงใจกลางดาราจักรได้ เนื่องจากถูกกระบวนการที่ทรงพลังบางอย่างจับเหวี่ยง จนกระเด็นกระดอนออกนอกกาแล็กซีที่มันเคยอยู่มานานหลายล้านปี

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ นำโดยศาสตราจารย์ปีเตอร์ ฟาน ด็อกคุม จากมหาวิทยาลัยเยลของสหรัฐฯ เผยว่าพบหลักฐานเชิงสังเกตการณ์ชิ้นแรกที่บ่งชี้ว่า มีหลุมดำมวลยิ่งยวดชนิดที่เคลื่อนห่างออกจากกาแล็กซีของมันไปเรื่อย ๆ โดยทิ้งร่องรอยเป็นทางยาวที่สุกสว่างไว้ข้างหลัง

ผลการศึกษาข้างต้นซึ่งผ่านการตรวจสอบและเตรียมจะลงตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters ระบุว่าทีมผู้วิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ส่องสังเกตการณ์กาแล็กซีแคระ RCP 28 ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 7,500 ล้านปีแสง ทำให้ได้พบร่องรอยการเคลื่อนตัวของวัตถุอวกาศที่น่าจะเป็นหลุมดำ ตรงบริเวณภายนอกกาแล็กซีดังกล่าว

ร่องรอยที่ปรากฏเป็นเส้นตรงคล้ายส่วนหางของดาวหางนี้ ทอดตัวยาวเหยียดในห้วงอวกาศจนคิดเป็นระยะทางได้ถึง 200,000 ปีแสง ซึ่งกว้างกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกถึง 2 เท่า

องค์ประกอบหลักของมันคือกลุ่มก๊าซที่มีความหนาแน่นสูง จนกลายเป็นแหล่งให้กำเนิดดาวฤกษ์ดวงใหม่จำนวนมาก ทั้งที่กำลังเคลื่อนตัวไปในห้วงอวกาศด้วยความเร็วสูงถึง 5.6 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 4,500 เท่าเหนือความเร็วเสียง

ศ. ฟาน ด็อกคุม บอกว่ากลุ่มก๊าซที่เห็นเป็นทางยาวนี้ มีการวางตัวในแนวตรงเชื่อมต่อกับจุดศูนย์กลางของกาแล็กซีแคระ RCP 28 ได้พอดี จึงสันนิษฐานว่าวัตถุอวกาศปริศนาที่ทำให้เกิดกลุ่มก๊าซสุกสว่างเป็นทางยาวขนาดมหึมานั้น น่าจะเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่หลุดออกจากตำแหน่งที่อยู่ปกติตรงใจกลางดาราจักร

ทีมผู้วิจัยยืนยันว่ากลุ่มก๊าซที่มีลักษณะเป็นเส้นตรงยาวดังกล่าว ไม่ใช่ไอพ่นของอนุภาคพลังงานสูง (astrophysical jet) ที่ถูกปลดปล่อยมาจากหลุมดำตรงใจกลางกาแล็กซีเป็นครั้งคราว เนื่องจากไอพ่นชนิดนี้จะอ่อนกำลังลงและกระจายตัวออกจนไม่เป็นเส้นตรงอีกต่อไป หากเคลื่อนห่างจากแหล่งกำเนิดไประยะหนึ่ง

แต่กลุ่มก๊าซที่ทีมผู้วิจัยศึกษา กลับสามารถคงสภาพของเส้นตรงเอาไว้ได้เสมอ ทั้งยังคงมีพลังงานสูงแม้จะเคลื่อนห่างไปไกลจากกาแล็กซีบ้านเกิดมากแล้วก็ตาม แสดงว่าต้นกำเนิดของกลุ่มก๊าซนี้คือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลังพุ่งแหวกห้วงอวกาศไปด้วยความเร็วสูง

แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำดังกล่าว ยังบีบอัดกลุ่มก๊าซซึ่งอยู่โดยรอบดาราจักรที่มันจากมาให้มีความหนาแน่นสูงขึ้น จนเกิดการก่อตัวของดาวฤกษ์เป็นจำนวนมาก ทำให้มองเห็นเป็นทางยาวสุกสว่างกำลังเคลื่อนที่ตามหลังหลุมดำไป

ส่วนสาเหตุที่ทำให้หลุมดำมวลมหาศาลหลุดออกจากใจกลางดาราจักรได้นั้น ศ. ฟาน ด็อกคุม อธิบายว่า “กรณีที่มีความเป็นไปได้สูงสุด คือการเสียสมดุลของแรงโน้มถ่วงระหว่างคู่หลุมดำที่โคจรวนรอบกันและกัน ภาวะไร้เสถียรภาพเพราะการชนและรวมตัวกันของกาแล็กซี ทำให้มีหลุมดำแห่งที่สามเข้ามารบกวนสมดุลของคู่หลุมดำเดิม จนมีหนึ่งในคู่หลุมดำต้องถูกเหวี่ยงออกไปด้วยการเคลื่อนที่แบบสลิงช็อต (slingshot)”

“แม้เราจะยังไม่แน่ใจว่า หลุมดำมวลยิ่งยวดที่ถูกเหวี่ยงออกจากกาแล็กซีของมัน มีอยู่มากน้อยแค่ไหนในจักรวาล แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราพบหลักฐานซึ่งยืนยันได้ว่ามันมีอยู่จริง หลังมีการทำนายทางทฤษฎีเอาไว้ก่อนหน้านี้ ตั้งแต่เมื่อครึ่งศตวรรษที่แล้ว” ศ. ฟาน ด็อกคุม กล่าวสรุป