นักดาราศาสตร์ได้รับความสนใจจากกระจุกดาวทรงกลมนับตั้งแต่มีการพบเห็นครั้งแรกในศตวรรษที่ 17 กลุ่มดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นระบบดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักในจักรวาลย้อนหลังไปถึงเอกภพยุคแรกเมื่อกาแลคซีเพิ่งจะเริ่มเติบโตและมีวิวัฒนาการ กลุ่มดังกล่าวโคจรรอบศูนย์กลางของกาแลคซีส่วนใหญ่โดยมีกว่า 150 คนรู้จักกันว่าเป็นของทางช้างเผือกเพียงอย่างเดียว
หนึ่งในกลุ่มเหล่านี้เรียกว่า NGC 3201 ซึ่งเป็นกระจุกที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 16,300 ปีแสงในกลุ่มดาวเวลาใต้ การใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของ ESO (VLT) ที่หอดูดาว Paranal ในชิลีทีมนักดาราศาสตร์ได้ศึกษากลุ่มนี้และสังเกตเห็นบางสิ่งที่น่าสนใจมาก จากการศึกษาที่พวกเขาปล่อยออกมากลุ่มนี้ดูเหมือนจะมีหลุมดำฝังอยู่ในนั้น
การศึกษาปรากฏใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์ ภายใต้ชื่อ“ ผู้สมัครหลุมดำมวลดาวฤกษ์เดี่ยวในกระจุกดาวทรงกลม NGC 3201“ การศึกษานำโดย Benjamin Giesers จาก Georg-August-University of Göttingenและรวมถึงสมาชิกจาก Liverpool John Moores University, มหาวิทยาลัย Queen Mary แห่งลอนดอน, หอดูดาวไลเดน, สถาบันดาราศาสตร์และอวกาศวิทยาศาสตร์, ETH Zurich และสถาบัน Leibniz สำหรับ Astrophysics Potsdam (AIP)
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมอาศัยเครื่องมือ Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) บน VLT เพื่อสังเกต NGC 3201 เครื่องมือนี้มีความพิเศษเพราะช่วยให้นักดาราศาสตร์วัดการเคลื่อนที่ของดาวหลายพันดวงในเวลาเดียวกัน . ในการสังเกตการณ์ทีมของพวกเขาพบว่าดาวดวงหนึ่งในกระจุกดาวหมุนรอบตัวด้วยความเร็วหลายร้อยกิโลเมตรต่อชั่วโมงและระยะเวลา 167 วัน
ตามที่ Giesers ได้อธิบายไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ ESO:
“มันกำลังโคจรรอบบางสิ่งที่มองไม่เห็นอย่างสมบูรณ์ซึ่งมีมวลมากกว่าสี่เท่าดวงอาทิตย์ - นี่อาจเป็นหลุมดำเท่านั้น! คนแรกที่พบในกระจุกดาวทรงกลมโดยสังเกตแรงดึงโน้มถ่วงโดยตรง”
การค้นพบนี้ค่อนข้างคาดไม่ถึงและถือเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถตรวจพบหลุมดำที่ไม่ได้ใช้งานในใจกลางของกระจุกดาวทรงกลม - ซึ่งหมายความว่าขณะนี้มันไม่ได้เพิ่มสสารหรือล้อมรอบด้วยแผ่นก๊าซที่เปล่งประกาย พวกเขายังสามารถประมาณมวลของหลุมดำด้วยการวัดการเคลื่อนที่ของดาวรอบ ๆ มันและคาดการณ์ถึงแรงดึงโน้มถ่วงมหาศาลของมัน
ทีมวิจัยระบุว่าดาวฤกษ์ที่กำลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วนั้นมีมวลประมาณ 0.8 เท่ามวลดวงอาทิตย์ของเราและมวลของหลุมดำที่อยู่ในรัศมีประมาณ 4.36 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ สิ่งนี้ทำให้อยู่ในหมวดหมู่ "หลุมดำมวลดาวฤกษ์" ซึ่งเป็นดาวที่เกินค่าเผื่อมวลสูงสุดของดาวนิวตรอน แต่มีขนาดเล็กกว่าหลุมดำมวลมหาศาล (SMBHs) ซึ่งมีอยู่ในใจกลางของกาแลคซีส่วนใหญ่
การค้นพบนี้มีความสำคัญสูงและไม่เพียงเพราะมันเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้สังเกตหลุมดำที่มีมวลเป็นตัวเอกในกระจุกทรงกลม นอกจากนี้ยังเป็นการยืนยันสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการศึกษาทางวิทยุและเอกซ์เรย์ของกระจุกทรงกลมและการตรวจจับสัญญาณคลื่นแรงโน้มถ่วง โดยทั่วไปแล้วมันบ่งชี้ว่าหลุมดำนั้นพบได้ทั่วไปในกระจุกทรงกลมมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
“ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้สันนิษฐานว่าเกือบทุกหลุมดำจะหายไปจากกระจุกดาวทรงกลมหลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ และระบบเช่นนี้ก็ไม่ควรมีอยู่!” Giesers กล่าว “ แต่เห็นได้ชัดว่านี่ไม่ใช่กรณี - การค้นพบของเราเป็นการตรวจจับโดยตรงครั้งแรกของผลกระทบความโน้มถ่วงของหลุมดำมวลดาวฤกษ์ในกระจุกดาวทรงกลม การค้นพบนี้ช่วยในการทำความเข้าใจการก่อตัวของกระจุกดาวทรงกลมและวิวัฒนาการของหลุมดำและระบบเลขฐานสองซึ่งมีความสำคัญในบริบทของการทำความเข้าใจแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วง "
การค้นพบนี้มีความสำคัญเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำและกระจุกดาวทรงกลมยังคงเป็นปริศนา แต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง นักดาราศาสตร์เชื่อว่ากระจุกดาวได้ก่อตัวเป็นหลุมดำมวลดวงดาวจำนวนมากในช่วงประวัติศาสตร์ของจักรวาลเนื่องจากมวลสูงของมันมีขนาดกะทัดรัดและอายุมาก การค้นพบนี้สามารถบอกเราได้มากมายเกี่ยวกับการก่อตัวของกระจุกดาวทรงกลมหลุมดำและต้นกำเนิดของเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วง
และอย่าลืมเพลิดเพลินไปกับพอดคาสต์ ESO นี้เพื่ออธิบายการค้นพบล่าสุด:
