เกือบครึ่งศตวรรษนักวิทยาศาสตร์ได้สมัครสมาชิกทฤษฎีว่าเมื่อดาวมาถึงจุดสิ้นสุดของวัฏจักรชีวิตของมันมันจะผ่านการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อมาถึงจุดนี้สมมติว่ามีมวลมากพอการล่มสลายนี้จะก่อให้เกิดการก่อตัวของหลุมดำ การรู้ว่าหลุมดำจะก่อตัวเมื่อไหร่และนานเท่าไหร่เป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์แสวงหามานานแล้ว
แล้วทำไมไม่ได้ล่ะ? ความสามารถในการเป็นพยานในการก่อตัวของหลุมดำไม่เพียง แต่จะเป็นเหตุการณ์ที่น่าอัศจรรย์ แต่ยังนำไปสู่ขุมทรัพย์ของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ และจากการศึกษาล่าสุดโดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทในโคลัมบัสในที่สุดเราก็อาจทำเช่นนั้นได้
ทีมวิจัยนำโดย Christopher Kochanek ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และนักวิชาการที่มีชื่อเสียงในรัฐโอไฮโอ ด้วยการใช้ภาพที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์กล้องส่องทางไกลขนาดใหญ่ (LBT) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์มหาอำนาจแดงชื่อ N6946-BH1
เพื่อทำลายกระบวนการก่อตัวของหลุมดำลงตามความเข้าใจปัจจุบันของเราเกี่ยวกับวัฏจักรชีวิตของดาวหลุมดำก่อตัวขึ้นหลังจากที่ดาวมวลสูงมากมีประสบการณ์ในซูเปอร์โนวา สิ่งนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อดาวฤกษ์หมดอุปทานเชื้อเพลิงและจากนั้นก็สูญเสียมวลอย่างกะทันหันซึ่งเปลือกชั้นนอกของดาวถูกปล่อยทิ้งไว้หลังดาวนิวตรอนที่เหลืออยู่
จากนั้นตามด้วยอิเล็กตรอนต่อตัวเองเข้ากับไอออนไฮโดรเจนที่ถูกขับออกไปซึ่งทำให้เกิดเปลวไฟที่สว่างขึ้น เมื่อการหลอมรวมของไฮโดรเจนหยุดลงเศษซากของดาวฤกษ์เริ่มเย็นลงและจางหายไป และในที่สุดวัสดุที่เหลือจะควบแน่นกลายเป็นหลุมดำ
อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์หลายคนคาดการณ์ว่าในบางกรณีดาวจะได้สัมผัสกับซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลว ในสถานการณ์นี้ดาวมวลสูงมากจะสิ้นสุดวงจรชีวิตของมันโดยการเปลี่ยนเป็นหลุมดำโดยไม่เกิดการระเบิดของพลังงานขนาดใหญ่ตามปกติก่อน
ดังที่ทีมโอไฮโอบันทึกไว้ในการศึกษาของพวกเขา - หัวข้อ“ การค้นหาซุปเปอร์โนวาที่ล้มเหลวด้วยกล้องโทรทรรศน์กล้องส่องทางไกลขนาดใหญ่: การยืนยันดาวที่หายไป” - นี่อาจเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับ N6946-BH1 มหาอำนาจสีแดงที่มีมวลของเราเป็น 25 เท่า ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลก 20 ล้านปีแสง
จากการใช้ข้อมูลที่ได้จาก LBT ทีมงานได้ตั้งข้อสังเกตว่า N6946-BH1 แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจในความส่องสว่างของมันระหว่างปี 2009 ถึง 2015 เมื่อมีการสังเกตแยกกันสองครั้ง ในปี 2009 ภาพ N6946-BH1 ปรากฏเป็นดาวที่สว่างและโดดเดี่ยว สิ่งนี้สอดคล้องกับข้อมูลเก็บถาวรที่ HST นำมาใช้ในปี 2550
อย่างไรก็ตามข้อมูลที่ได้จาก LBT ในปี 2558 แสดงให้เห็นว่าดาวไม่ปรากฏในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้อีกต่อไปซึ่งได้รับการยืนยันจากข้อมูลฮับเบิลจากปีเดียวกัน ข้อมูล LBT ยังแสดงให้เห็นว่าเป็นเวลาหลายเดือนในระหว่างปี 2009 ดาวฤกษ์นั้นมีช่วงเวลาสั้น ๆ แต่มีแสงวาบรุนแรงซึ่งทำให้มันสว่างกว่าดวงอาทิตย์ของเราถึงหนึ่งล้านเท่าจากนั้นก็จางหายไปเรื่อย ๆ
พวกเขายังศึกษาข้อมูลจากการสำรวจ Palomar Transit Factory (PTF) เพื่อเปรียบเทียบเช่นเดียวกับการสังเกตของ Ron Arbor (นักดาราศาสตร์สมัครเล่นชาวอังกฤษและนักล่าซูเปอร์โนวา) ในทั้งสองกรณีการสำรวจแสดงหลักฐานของเปลวไฟในช่วงเวลาสั้น ๆ ในปี 2009 ตามด้วยจางหายไปอย่างต่อเนื่อง
ในท้ายที่สุดข้อมูลนี้สอดคล้องกับโมเดลหลุมซูเปอร์โนวาสีดำที่ล้มเหลวทั้งหมด ในฐานะศ. Kochanek ผู้เขียนหลักของรายงานของกลุ่ม - - บอกนิตยสารอวกาศผ่านอีเมล:
“ ในภาพการก่อตัวของซูเปอร์โนวา / หลุมดำที่ล้มเหลวของเหตุการณ์นี้ชั่วคราวนั้นถูกผลักดันโดยซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลว ดาวที่เราเห็นก่อนเหตุการณ์คือซุปเปอร์ยักษ์สีแดง - ดังนั้นคุณจึงมีแกนกลางขนาดกะทัดรัด (ขนาด ~ โลก) ออกมาจากเปลือกเผาไหม้ไฮโดรเจนจากนั้นซองจดหมายที่ขยายใหญ่และพองตัวของไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่อาจขยายออกไปถึงระดับของดาวพฤหัส วงโคจร ซองจดหมายนี้ผูกกับดาวฤกษ์อย่างอ่อนมาก เมื่อแกนกลางของดาวยุบตัวลงมวลความโน้มถ่วงจะลดลงประมาณหนึ่งในสิบของมวลดวงอาทิตย์เนื่องจากพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากนิวตริโน แรงดึงดูดของดวงดาวที่ลดลงนี้ก็เพียงพอที่จะส่งคลื่นกระแทกแบบอ่อนผ่านซองจดหมายพองที่ส่งมันไป สิ่งนี้ก่อให้เกิดความเย็นและความส่องสว่างต่ำ (เมื่อเทียบกับซูเปอร์โนวาประมาณหนึ่งล้านเท่าของความส่องสว่างของดวงอาทิตย์) ที่อยู่ชั่วคราวประมาณหนึ่งปีและใช้พลังงานจากการรวมตัวกันอีกครั้ง อะตอมทั้งหมดในซองที่พองตัวถูกอิออน - อิเลคตรอนไม่ผูกพันกับอะตอม - เมื่อซองที่ถูกปล่อยออกมาขยายตัวและเย็นตัวลงอิเล็กตรอนทั้งหมดก็จะถูกพันธะกับอะตอมอีกครั้งซึ่งจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นพลังงานชั่วคราว สิ่งที่เราเห็นในข้อมูลสอดคล้องกับภาพนี้”
โดยธรรมชาติแล้วทีมพิจารณาความเป็นไปได้ที่มีอยู่ทั้งหมดเพื่ออธิบายการ“ หายตัวไป” ของดวงดาว รวมถึงความเป็นไปได้ที่ดาวถูกปกคลุมด้วยฝุ่นจำนวนมากจนแสงออปติคอล / UV ถูกดูดซับและปล่อยออกมาอีกครั้ง แต่เท่าที่พวกเขาพบสิ่งนี้ไม่สอดคล้องกับข้อสังเกตของพวกเขา
“ ส่วนสำคัญคือไม่มีแบบจำลองที่ใช้ฝุ่นเพื่อซ่อนดาวใช้งานได้จริงดังนั้นจึงดูเหมือนว่าสิ่งใดก็ตามที่มีอยู่ในขณะนี้จะต้องส่องสว่างน้อยกว่าดาวฤกษ์ที่มีอยู่ก่อนแล้ว” Kochanek อธิบาย “ ภายในบริบทของโมเดลซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวแสงที่เหลือนั้นสอดคล้องกับการสลายตัวของเวลาที่เกิดจากการปล่อยวัสดุออกสู่หลุมดำที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่”
ตามธรรมชาติแล้วจะต้องมีการสังเกตเพิ่มเติมก่อนที่เราจะรู้ได้ว่าเป็นกรณีนี้หรือไม่ สิ่งนี้น่าจะเกี่ยวข้องกับภารกิจ IR และ X-ray เช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์และหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์หรือหนึ่งในเขาอีกมากมายที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไปในอนาคต
นอกจากนี้ Kochanek และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังว่าจะตรวจสอบหลุมดำที่เป็นไปได้โดยใช้ LBT ต่อไปและโดยการเยี่ยมชมวัตถุอีกครั้งด้วย HST ในอีกประมาณหนึ่งปีนับจากนี้ “ หากเป็นความจริงเราควรเห็นวัตถุหายไปตามกาลเวลา” เขากล่าว
จำเป็นต้องพูดหากเป็นจริงการค้นพบนี้จะเป็นเหตุการณ์ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ และข่าวดังกล่าวได้รวบรวมความตื่นเต้นจากชุมชนวิทยาศาสตร์อย่างแน่นอน ในฐานะที่เป็น Avi Loeb ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้แสดงนิตยสารอวกาศผ่านอีเมล:
“ การประกาศเกี่ยวกับการค้นพบดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเพื่อสร้างหลุมดำนั้นน่าสนใจมาก ถ้าเป็นจริงมันจะเป็นมุมมองแรกโดยตรงของห้องคลอดของหลุมดำ ภาพค่อนข้างยุ่ง (เช่นห้องคลอด) มีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับคุณสมบัติของทารกที่คลอด วิธีการยืนยันว่าเกิดหลุมดำคือการตรวจจับรังสีเอกซ์
“ เรารู้ว่ามีหลุมดำขนาดใหญ่อยู่เมื่อไม่นานมานี้ด้วยการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวกันของพวกมันโดยทีม LIGO เกือบแปดสิบปีที่แล้ว Robert Oppenheimer และผู้ทำงานร่วมกันคาดการณ์ว่าดาวมวลสูงอาจยุบตัวลงสู่หลุมดำ ตอนนี้เราอาจมีหลักฐานโดยตรงก่อนว่ากระบวนการเกิดขึ้นจริงในธรรมชาติ
แต่แน่นอนเราต้องเตือนตัวเองว่าเมื่อถึงระยะทางแล้วสิ่งที่เราสามารถเป็นพยานกับ N6946-BH1 เกิดขึ้นเมื่อ 20 ล้านปีก่อน ดังนั้นจากมุมมองของหลุมดำที่มีศักยภาพนี้การก่อตัวของมันคือข่าวเก่า แต่สำหรับเรามันอาจเป็นหนึ่งในการสังเกตที่ก้าวล้ำที่สุดในประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์
พื้นที่และเวลามีความสำคัญมากเมื่อเทียบกับผู้สังเกต!
