นักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับการเกิดของหลุมดำ

ภาพกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของศูนย์กลางของ `` Mirachs Ghost '' และ ALMA imageCardiff University ใหม่

ทีมวิจัยที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์อ้างว่ามีความก้าวหน้าอย่างมากในการทำความเข้าใจว่าหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) เกิดขึ้นได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เทคนิคใหม่ที่ช่วยให้พวกเขาสามารถซูมเข้าไปในหนึ่งในยักษ์ใหญ่ของจักรวาลในรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อน

'การล่มสลายโดยตรง' หรือการเติบโตอย่างค่อยเป็นค่อยไป?

นักวิทยาศาสตร์ถกเถียงกันมานานแล้วว่า SMBH ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่า 'การล่มสลายโดยตรง' ซึ่งเกิดจากสภาวะที่รุนแรงของจักรวาลไม่นานหลังจากเกิดบิ๊กแบงหรือไม่หรือว่าพวกมันเกิดขึ้นในภายหลังซึ่งเป็นผลมาจากการตายของดาวมวลสูง

หาก SMBH ถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการ 'การยุบตัวโดยตรง' พวกมันจะเกิดมาพร้อมกับมวลขนาดใหญ่มากและจะมีขนาดต่ำสุดคงที่ หากพวกมันก่อตัวขึ้นจากการตายของดาวฤกษ์มวลมาก SMBHs จะเริ่มมีขนาดค่อนข้างเล็ก - ประมาณ 100 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ก่อนที่จะค่อยๆขยายใหญ่ขึ้นโดยกินเมฆก๊าซและดวงดาวในบริเวณใกล้เคียง

ที่เกี่ยวข้อง: เกิดอะไรขึ้นภายในหลุมดำ?

นักดาราศาสตร์พยายามถอดรหัสปัญหานี้มานานแล้วโดยค้นหา SMBH ที่มีมวลต่ำที่สุดซึ่งถูกมองว่าเป็นลิงก์ที่ขาดหายไปในสมการ

การศึกษา 'Mirach's Ghost'

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Societyทีมมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ได้เปิดเผย SMBH ที่มีมวลต่ำที่สุดเท่าที่เคยมีมา

SMBH ซึ่งมีน้ำหนักน้อยกว่าหนึ่งล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเราถูกสังเกตเห็นในใจกลางกาแลคซีที่อยู่ใกล้ ๆ เรียกว่า NGC 404 ซึ่งเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Mirach.

การค้นพบนี้ทำโดยใช้เทคนิคใหม่ที่ใช้ในขณะที่สังเกต Mirach's Ghost ด้วย Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ALMA ตั้งอยู่บนที่ราบสูง Chajnantor ในเทือกเขาแอนดีสของชิลีและใช้ในการศึกษาแสงจากวัตถุที่เย็นที่สุดในจักรวาลที่มองเห็นได้

กล้องโทรทรรศน์ ALMA ช่วยให้ทีมสามารถมองเห็นภาพเมฆก๊าซที่ใจกลางกาแลคซีโดยละเอียดเพียง 1.5 ปีแสงทำให้การมองเห็นเป็นหนึ่งในแผนที่ความละเอียดสูงสุดของก๊าซที่เคยสร้างจากกาแลคซีอื่น

ค้นหามวลต่ำสุดของหลุมดำมวลมหาศาล

ด้วยการสังเกตกาแลคซีด้วยความละเอียดสูงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนทีมงานจึงสามารถนำผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันมานานนับสิบปีมาไว้บนเตียงและในการทำเช่นนั้นเผยให้เห็นธรรมชาติที่แท้จริงของ SMBH ที่เป็นหัวใจของ Mirach's Ghost

“ การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าด้วยเทคนิคใหม่นี้เราสามารถเริ่มสำรวจทั้งคุณสมบัติและต้นกำเนิดของวัตถุลึกลับเหล่านี้ได้จริง ๆ ” ดร. ทิมเดวิสจาก School of Physics and Astronomy ของมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์กล่าวในการแถลงข่าว เดวิสย้ำว่า "ถ้ามีมวลขั้นต่ำสำหรับหลุมดำมวลมหาศาลเราก็ยังไม่พบ"

เดวิสอธิบายว่า SMBH ใน Mirach's Ghost ดูเหมือนจะมีมวลอยู่ในช่วงที่ทำนายโดยแบบจำลองของทฤษฎี 'การยุบตัวโดยตรง'

"เราทราบดีว่าขณะนี้มีการใช้งานและกลืนก๊าซดังนั้นโมเดล 'การยุบตัวโดยตรง' ที่รุนแรงมากขึ้นซึ่งทำให้ SMBH ขนาดใหญ่มากไม่สามารถเป็นจริงได้" เดวิสกล่าวต่อ

"สิ่งนี้ไม่เพียงพอที่จะบอกความแตกต่างระหว่างภาพ 'เมล็ดพันธุ์' และ 'การยุบตัวโดยตรง' ได้อย่างชัดเจนเราจำเป็นต้องเข้าใจสถิติของสิ่งนั้น - แต่นี่เป็นขั้นตอนใหญ่ในทิศทางที่ถูกต้อง"

ขั้นตอนต่อไปสำหรับนักวิจัยคือการใช้เทคนิคใหม่ในการศึกษาหลุมดำมวลยวดยิ่งที่เป็นที่รู้จักที่ใจกลางกาแลคซีอื่นต่อไป ในการทำเช่นนั้นในที่สุดพวกเขาก็อาจเปิดเผยต้นกำเนิดที่แท้จริงของยักษ์ใหญ่แห่งจักรวาลที่ลึกลับเหล่านั้น