หน้าหลัก › บทความดาราศาสตร์ › วัตถุท้องฟ้า
วัตถุท้องฟ้า

Sgr A*: หลุมดำมวลยวดยิ่งใจกลางทางช้างเผือก

Sagittarius A*

อัปเดตล่าสุด

ภาพแรกของ Sgr A* จาก Event Horizon Telescope
ภาพแรกของ Sgr A* จาก Event Horizon Telescopeภาพ: EHT Collaboration, CC BY 4.0 (ย่อขนาดจากต้นฉบับ)

ห่างออกไปราว 26,000 ปีแสงในทิศกลุ่มดาวคนยิงธนู มีวัตถุที่หนักกว่าดวงอาทิตย์สี่ล้านเท่าอยู่ในพื้นที่ที่เล็กกว่าวงโคจรของดาวพุธ นักดาราศาสตร์ใช้เวลาเกือบสามสิบปีติดตามดาวที่โคจรรอบมัน จนพิสูจน์ได้ว่ามันคือหลุมดำ

ใจกลางทางช้างเผือกซ่อนอยู่หลังเมฆฝุ่นหนาจนแสงที่ตามองเห็นผ่านมาไม่ถึงเลย ต้องสังเกตด้วยคลื่นวิทยุ อินฟราเรด และรังสีเอกซ์ ในปี ค.ศ. 1974 บรูซ บาลิก และ โรเบิร์ต บราวน์ พบแหล่งคลื่นวิทยุขนาดเล็กมากที่ใจกลาง ซึ่งภายหลังตั้งชื่อว่าแซจิทาเรียส เอ สตาร์ (Sgr A*)

ชั่งน้ำหนักด้วยวงโคจรของดาว

ตั้งแต่ต้นคริสต์ทศวรรษ 1990 สองทีมนำโดย ไรน์ฮาร์ด เกนเซล ในยุโรป และ แอนเดรีย เกซ ในสหรัฐอเมริกา ใช้กล้องอินฟราเรดขนาดใหญ่และระบบทัศนศาสตร์ปรับตัวติดตามตำแหน่งของดาวรอบ Sgr A* ปีแล้วปีเล่า ดาวหลายสิบดวงโคจรเป็นวงรีรอบจุดเดียวกัน ดาวที่สำคัญที่สุดชื่อ S2 มีคาบราว 16 ปี เข้าใกล้ใจกลางที่สุดเพียงราว 120 หน่วยดาราศาสตร์ ด้วยความเร็วราว 7,700 กิโลเมตรต่อวินาที เมื่อรู้ขนาดวงโคจรและคาบ กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ให้มวลของวัตถุใจกลาง

M = \frac{a^3}{P^2}\ M_\odot \approx \frac{(1{,}000\ \mathrm{AU})^3}{(16\ \text{ปี})^2} \approx 4\times 10^{6}\ M_\odot

มวลราวสี่ล้านเท่าของดวงอาทิตย์อัดอยู่ในพื้นที่ที่เล็กกว่าระยะใกล้สุดของ S2 ไม่มีกระจุกดาวหรือวัตถุแบบอื่นใดที่จะอัดแน่นได้ขนาดนี้และคงอยู่ได้ คำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้คือหลุมดำ งานนี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 2020

ทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไป

ในปี ค.ศ. 2018 เมื่อ S2 ผ่านจุดใกล้ที่สุด ทีมของเกนเซลวัดได้ว่าแสงจากดาวถูกเลื่อนทางแดงเพราะแรงโน้มถ่วงตรงตามที่สัมพัทธภาพทั่วไปทำนาย และในปี ค.ศ. 2020 พบว่าวงโคจรของ S2 ควงไปเหมือนวงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์ ตามที่ทฤษฎีของไอน์สไตน์ทำนายเช่นกัน

ภาพของเงาหลุมดำ

รัศมีชวาร์ซชิลด์ของ Sgr A* ราว 12 ล้านกิโลเมตร ที่ระยะ 26,000 ปีแสง เงาของมันจึงมีขนาดปรากฏราว 50 ไมโครพิลิปดา เทียบเท่ากับขนาดของโดนัทบนดวงจันทร์เมื่อมองจากโลก ในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2022 เครือข่าย Event Horizon Telescope เผยภาพวงแหวนเรืองแสงรอบเงามืดของ Sgr A* ได้สำเร็จ ภาพนี้ถ่ายยากกว่าภาพ M87* เพราะ Sgr A* เล็กกว่ามาก แก๊สรอบ ๆ จึงโคจรรอบครบในเวลาเพียงไม่กี่นาที ภาพเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ ระหว่างการสังเกต

หลุมดำที่ค่อนข้างเงียบ

เมื่อเทียบกับหลุมดำใจกลางควอซาร์ Sgr A* เงียบมาก มันกลืนแก๊สในอัตราต่ำ จึงสว่างน้อยกว่าขีดจำกัดเอดดิงตันหลายพันล้านเท่า แต่ก็มีแสงวาบในย่านรังสีเอกซ์และอินฟราเรดเกือบทุกวัน และมีหลักฐานว่าเมื่อหลายล้านปีก่อน มันเคยลุกโชนรุนแรงจนพ่นฟองแก๊สร้อนขนาดใหญ่ขึ้นเหนือและใต้ระนาบดาราจักร ซึ่งเห็นได้ในรังสีแกมมาเป็นฟองแฟร์มี

เปิดในเว็บไซต์ NewTutorAstronomy ›

คำศัพท์ในบทความนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง