10 อันดับหลุมดำที่อยู่ใกล้กับโลกมากที่สุด

ในจักรวาลของเราเต็มไปด้วยหลุมดำอยู่มากมาย ส่วนใหญ่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเดียวดาย และเป็นไปได้ที่เราจะสามารถค้นหามันได้จากปรากฏการณ์เลนส์โน้มถ่วง ในขณะเดียวกันหลุมดำที่อยู่กันเป็นคู่กับดาวฤกษ์ หรืออยู่กันอย่างเป็นระบบนั้นจะค้นหาได้ง่ายกว่ามาก ดังนั้นรายชื่อหลุมดำที่อยู่ใกล้กับโลกมากที่สุด 10 อันดับที่จะได้อ่านต่อจากนี้ ส่วนใหญ่จึงเป็นหลุมดำที่อยู่ร่วมกับดาวฤกษ์หลายๆ ดวง

แสงแฟลร์ X-ray ที่สว่างผิดปกติออกมาจาก Sgr A* (ที่มา NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et al.)

อันดับที่ 10 Sagittarius A*

สถานที่แห่งนี้เป็นที่อยู่ของหลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งมีขนาดมหึมา มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ราว 4.3 ล้านเท่า และที่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าทำไมถึงมีหลุมดำซ่อนอยู่นั่นก็เพราะมีการแพร่คลื่นวิทยุจำนวนมหาศาลออกมาจากจุดนี้ รวมถึงผลจากการสังเกตการณ์ของกลุ่มดาวฤกษ์จำนวนมากที่เคลื่อนที่อยู่รอบๆ จุดศูนย์กลางแห่งนี้ โดยเฉพาะวงโคจรของดาวฤกษ์ที่ชื่อว่า S2 ซึ่งใช้เวลาโคจรครบรอบหลุมดำทุกๆ 16 ปี และครั้งเมื่อมันเข้าใกล้หลุมดำมากที่สุด มันจะกลายเป็นหนึ่งในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่เคลื่อนไว้เร็วที่สุด โดยเฉพาะในปี 2018 นักดาราศาสตร์พบว่า S2 เคยทำความเร็วสูงสุดถึง 7,650 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเกือบๆ 3% ของความเร็วแสง และอยู่ห่างจากขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำเพียง 120 AU และนอกเหนือจากดาวฤกษ์จำนวนนับพันๆๆ ดวง ที่โคจรรอบสิ่งที่มองไม่เห็นนี้แล้ว ก็คาดว่ายังมีดาวมืดจำพวกหลุมดำ, ดาวนิวตรอน และดาวแคระขาวอีกจำนวนมากเช่นกันที่โคจรรอบหลุมดำมวลยวดยิ่งแห่งนี้ Sagittarius A* ตั้งอยู่ที่ใจกลางดาราจักรกังหันทางช้างเผือก อยู่ห่างจากโลกประมาณ 25,600 ปีแสง ใกล้ๆ กับชายแดนของกลุ่มดาวคนยิงธนู และ กลุ่มดาวแมงป่อง

ภาพจำลองของ GRO J1655-40 (ที่มา NASA/CXC/A.Hobart)

อันดับที่ 9 GRO J1655-40

สถานที่แห่งนี้เป็นที่ตั้งอยู่ของระบบดาวฤกษ์คู่ ที่สหายของมันอีกดวงได้ตายจากไปนานแล้ว และเหลือซากทิ้งไว้กลายเป็นหลุมดำดาวฤกษ์ วัตถุทั้งสองนี้ใช้เวลาโคจรรอบกันทุกๆ 2.6 วัน โดยในส่วนของดาวฤกษ์ที่สังเกตเห็นได้คาดว่าน่าจะเป็นดาวฤกษ์ประเภท F GRO J1655-40 ถือเป็นหนึ่งในสิ่งที่เรียกว่า ไมโครเควซาร์ (microquasars) ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับหลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งปกติจะอยู่แถวๆ ใจกลางกาแล็กซี และเป็นแหล่งพลังงานอันยิ่งใหญ่ของเควซาร์ ที่ได้ปลดปล่อยเอาลำเจ็ทของอนุภาคต่างๆ ออกมามหาศาล ในขณะที่หลุมดำแห่งนี้ก็เช่นกัน มันได้แอบกลืนกินมวลก๊าซจากสหายดาวของมันเข้ามา และในอีกทางหนึ่งมันก็ปลดปล่อยมวลบางส่วนออกไปด้วย หลุมดำแห่งนี้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ราวๆ 5.31 เท่า และเคลื่อนที่ผ่านทางช้างเผือกด้วยความเร็ว 112 กิโลเมตรต่อวินาที ในกลุ่มดาวแมงป่อง ห่างจากโลก 11,000 ปีแสง

อันดับที่ 8 GS 2000+25

คือระบบดาวฤกษ์คู่อีกเช่นเคย แม้นักวิทยาศาสตร์จะรู้เรื่องราวเกี่ยวกับมันไม่ค่อยมากแต่พอทราบได้ว่าสถานที่แห่งนี้มีหลุมดำซ่อนตัวอยู่อย่างแน่นอน เนื่องจากตรวจพบการแผ่รัรังสีเอกซ์ออกมาซึ่งในอีกทางหนึ่งนักดาราศาสตร์จะเรียกดาวประเภทนี้ว่า X-ray binary ซึ่งเกิดจากการที่สหายดาวของมันอีกดวงคือดาวนิวตรอนหรือหลุมดำที่ได้สร้างจานพอกพูนมวลออกมาพร้อมกับปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงออกจากขั้วดาว ดังนั้นหลักๆ ระบบดาวแห่งนี้จึงประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ซึ่งคาดว่าน่าจะเป็นดาวฤกษ์ประเภท K หรือดาวแคระแดง ที่มีมวลราวๆ 0.5 เท่าของดวงอาทิตย์ (จึงเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีการแผ่รังสีเอกซ์แบบจางๆ) และวัตถุอีกดวงคือ หลุมดำที่มีมวลประมาณ 5 เท่าของดวงอาทิตย์ สถานที่แห่งนี้ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวหมาจิ้งจอก (Vulpecula) ห่างจากโลกประมาณ 8,800 ปีแสง

V404 Cygni Credit: Andrew Beardmore (Univ. of Leicester) and NASA/Swift

อันดับที่ 7 V404 Cygni

V404 Cygni คือไมโครเควซาร์อีกแห่งหนึ่งซึ่งประกอบไปด้วยหลุมดำมวลขนาดใหญ่ประมาณ 9 เท่าของดวงอาทิตย์ และสหายอีกดวงคือดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ประเภท K มีรัศมีใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 6 เท่า แต่มีมวลเพียง 0.7 เท่า และเนื่องจากดาวทั้งสองดวงอยู่ใกล้กันมาก ทำให้ทั้งคู่ใช้เวลาโคจรร่วมกันครบรอบเพียง 6.5 วัน และด้วยแรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำจึงทำให้มวลแก๊สต่างๆ จากสหายดาวฤกษ์ต่างหลั่งไหลกันเข้ามาสู่หลุมดำไปสะสมอยู่ในจานพอกพูนมวล อีกทั้งระบบดาวแห่งนี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ที่มีชื่อว่า V อีกด้วย หรือก็คือเป็นดาวแปรแสงที่มีการสุกสว่างเป็นคาบที่ต่อเนื่อง ซึ่งถูกพิจารณาว่าเป็นผลมาจากโนวาที่ระเบิดออกมาเป็นช่วงๆ โดนในศตวรรษที่ 20 มันได้ระเบิดเช่นมาแล้วถึง 3 ครั้ง และในปี 2009 หลุมดำ V404 Cygni ก็ได้กลายมาเป็นหลุมดำแห่งแรกที่ถูกใช้วัดพารัลแลกซ์เพื่อหาระยะทางจากระบบสุริยะด้วยเครือข่ายของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Very-long-baseline interferometry (VLBI) จนได้ระยะทางออกมาได้ที่ประมาณ 7,800 ปีแสง และในปี 2019 นักดาราศาสตร์ประกาศว่า พวกเขาค้นพบลำเจ็ทของอนุภาคที่ถูกพ่นออกมาจากหลุมดำแบบผิดปกติ ซึ่งมีลักษณะส่ายไปมาในเพียงในช่วงไม่กี่นาที และไม่เคยเห็นในหลุมดำที่ไหนมาก่อน เบื้องต้นนักดาราศาสตร์คาดว่าน่าจะเป็นผลมาจาก ปรากฏการณ์ Lense-Thirring ที่เกิดจากปริภูมิและเวลาที่บิดโค้งภายใต้สนามความโน้มถ่วงบริเวณใกล้เคียงกับหลุมดำ

'Monster' black hole LB-1 Credit: Xinhua News Agency/Getty Images

อันดับที่ 6 LB-1

ระบบดาวคู่แห่งนี้ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ประเภท B 1 ดวง ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 7 เท่า และสหายที่มองไม่เห็นอีกหนึ่งดวงที่ไม่ธรรมดา เนื่องจากมันมีมวลมากกว่าหลุมดำดาวฤกษ์ในก่อนหน้านี้แบบเทียบไม่ติด นักดาราศาสตร์วัดขนาดมวลของมันได้ครั้งแรกจากความเร็วแนวรัศมีของระบบดาว และถ้าหากถูกต้อง นี่ก็เท่ากับว่ามันมีมวลมากถึง 70 เท่าของมวลระบบสุริยะเลยทีเดียว ซึ่งเข้าข่ายทฤษฎีการเกิด หลุมดำมวลปานกลาง (Intermediate-mass black hole) โดยหลุมดำชนิดนี้พบหาได้ค่อนข้างยาก และยากยิ่งกว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเสียอีก สำหรับต้นกำเนิดของมันไม่ได้ถูกพิจารณาว่ามาจากการยุบตัวที่ใจกลางดาวฤกษ์แบบทั่วไปในก่อนหน้า แม้จะยังมีข้อมูลไม่มากแต่มีสันนิษฐานอยู่ 3 แบบก็คือ ในแบบแรกหลุมดำชนิดนี้น่ามาจากการรวมตัวกันของหลุมดำดาวฤกษ์ในหลายๆ ดวง แบบที่สองคือเกิดมาจากการชนกันของดาวฤกษ์จำนวนมากในกระจุกดาวที่อัดแน่น และแบบที่สาม เป็นไปได้ว่ามันอาจดำรงอยู่มานาน พอๆ กับบิ๊กแบง ในทฤษฎีที่ชื่อว่า “หลุมดำปฐมภูมิ” (Primordial black hole) ซึ่งเป็นหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นมาทันทีหลังจากเกิดการระเบิดครั้งใหญ่ได้ไม่นาน อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่า LB-1 อาจไม่มีหลุมดำอยู่จริงก็เป็นได้ เพราะการเคลื่อนที่ในแนวรัศมีเช่นอาจเป็นผลพวงของการมีอยู่ของสหายดาวฤกษฮีเลียมอีกดวง และ ถ้ามันมีอยู่จริงก็น่าจะมีมวลอยู่ที่ราวๆ 1.5 เท่าของดวงอาทิตย์เท่านั้น ระบบดาว LB-1 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวคนคู่ (Gemini) อยู่ห่างจากโลกประมาณ 7,000 ปีแสง

Cygnus X-1 Credit: ESA, Hubble

อันดับที่ 5 Cygnus X-1 (Cyg X-1) - ซิกนัส เอกซ์-1

ระบบดาวคู่แห่งนี้คือสถานที่แห่งแรกที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่ามีหลุมดำซ่อนตัวอยู่จริง แหล่งรังสีเอกซ์ของมันถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1964 จากเครื่องบินจรวด ซึ่งเข้มข้นมากจนสามารถรับรู้ได้บนโลกเลยทีเดียว ถือเป็นระบบดาวที่ยิ่งใหญ่มาก หนึ่งในนี้ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ชนิด O มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 30 เท่า, มีรัศมีใหญ่กว่า 20 เท่า, ร้อนกว่าดวงอาทิตย์ 6 เท่า และสุกสว่างกว่าดวงอาทิตย์ 400,000 เท่า ในขณะที่หลุมดำก็มีมวลใหญ่โตถึง 21 เท่าของมวลสุริยะ และจากงานวิจัยในปี 2011 พบว่ามันหมุนรอบตัวเร็วถึง 790 รอบต่อวินาที และการไม่พบหลักฐานของเศษซากที่พุ่งออกมาด้วยความเร็วสูงใดๆ เลย จึงเป็นไปได้ว่าหลุมดำแห่งนี้น่าจะก่อตัวขึ้นมาทันทีหลังจากที่ดาวฤกษ์ยุบตัว และคาดว่าก่อนหน้านี้มันเคยดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก 40 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ในขณะที่จานพอกพูลมวลก็แผ่ขยายสู่อวกาศไปไกลถึง 500 เท่าของขอบฟ้าเหตุการณ์ หรือราวๆ 15,000 กิโลเมตร พร้อมกับพ่นลำอนุภาคออกมาด้วยความเร็วเฉียดแสง ซึ่งให้พลังงานมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 1,000 เท่า Cygnus X-1 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวหงส์ (Cygnus) ห่างจากโลก 6,100 แสง

XTE J1118+480 Credit: NASA/CfA/J.McClintock & M.Garcia

อันดับที่ 4 XTE J1118+480

คือระบบดาวคู่มวลต่ำที่มีการแผ่รังสีเอกซ์ และคาดว่าน่าจะเป็นไมโครเควซาร์อีกแห่งหนึ่ง ซึ่งประกอบไปด้วยดาวแคระแดงมวล 0.2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และหลุมดำดาวฤกษ์มวล 6 เท่าของดวงอาทิตย์ ทฤษฎีกำเนิดหลุมดำแห่งนี้ก็น่าสนใจไม่ใช่น้อย นักวิทยาศาสตร์คาดว่าเริ่มแรกนั้นมันอาจก่อตัวขึ้นมาจากที่ไหนสักแห่ง ณ ใจกลางของกาแล็กซีในช่วงต้น และด้วยการระเบิดของซูเปอร์โนวานี้เองจึงทำให้มันส่งแรงกระแทกออกไปอย่างรุนแรงจนทำให้สหายเก่าของมันหลุดลอยออกไป ก่อนที่หลุมดำแห่งนี้จะพเนจรออกมาอย่างเดียวดายและมาค้นพบกับคู่หูใหม่ดังเช่นในทุกวันนี้ ระบบดาวแห่งนี้ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ ห่างจากโลกประมาณ 5,700 ปีแสง

GRS 1124-683 Credit: Chaos at ar.wikipedia

อันดับที่ 3 GRS 1124-683 (GU Muscae)

สถานที่แห่งนี้ถูกค้นพบโดยหอสังเกตการณ์อวกาศ เกรนาต (Granat) ของรัสเซีย และดาวเทียมเอกซเรย์ กิงกะ (Ginga) ของญี่ปุ่น ในปี 1991 กล้องอวกาศทั้งคู่ตรวจพบแหล่งรังสีเอกซ์โนวาได้ในวันที่ 9 ของเดือนมกราคมในปีนั้น และคาดว่าการปะทุของพลังงานเข้มข้นนี้จะมีต้นกำเนิดมาจากหลุมดำ ในระบบดังกล่าวหลุมดำได้ดังเอามวลก๊าซเข้ามาก่อตัวเป็นจานอยู่รอบๆ เป็นที่รู้จักกันในชื่อจานพอกพูนมวล (accretion disk) อย่างไรก็ตามการไหลเวียนของแก๊สเข้าสู่หลุมดำนั้นดำเนินไปอย่างช้าๆ จึงเป็นเห็ตผลว่าทำไมมันจึงค่อนข้างเย็น ระบบดาวคู่แห่งนี้ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ประเภท K ที่มีขนาดราว 3 ใน 4 ของดวงอาทิตย์ และมีสว่างน้อยกว่า 1 ใน 3 และสหายอีกดวงคือหลุมดำขนาดมวลประมาณ 7 เท่าของมวลสุริยะ ที่น่าสนใจคือระบบดาวแห่งนี้ตั้งอยู่ใกล้กันเพียง 3.2 ล้านกิโลเมตรเท่านั้น ทำให้มันมีคาบการโคจรรอบกันที่สั้นมาก คือ ทุกๆ 10.4 ชั่วโมง อีกทั้งบรรยากาศอวกาศด้านนอกเรายังพบเจอกับเศษซากที่หลงเหลืออยู่ของซูเปอร์โนวาที่ให้กำเนิดหลุมดำในอดีตอีกด้วย ระบบดาวแห่งนี้ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวแมลงวัน (Musca) ห่างจากโลก 5,400 ปีแสง

อันดับที่ 2 A0620-00 (V616 Mon)

คือระบบดาวที่ประกอบไปด้วย 2 วัตถุอวกาศได้แก่ดาวฤกษ์ประเภท K 1 ดวง มีขนาดมวลครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ และวัตถุที่มองไม่เห็นอีก 1 ดวง ซึ่งมีมวลประมาณ 6.6 เท่า ซึ่งคาดว่าน่าจะเป็นหลุมดำมากกว่าที่จะเป็นดาวนิวตรอน และวัตถุทั้งสองใช้เวลาโคจจรร่วมกันเพียง 7.75 ชั่วโมงเท่านั้น แหล่งรังสีเอกซ์โนวา (X-ray nova) แห่งนี้ปะทุขึ้นครั้งแรกในปี 1917 และครั้งที่สองในปี 1975 ซึ่งตรวจพบได้โดยดาวเทียม เอเรียล 5 (Ariel 5) ของอังกฤษ เช่นเดียวกับหลุมดำในก่อนหน้า มวลก๊าซต่างๆ ในระบบดาวจะถูกดูดเก็บมาสะสมไว้อยู่ในจานพอกพูนมวล แต่อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นรุนแรงมากเสียจนไปทำให้รูปร่างของสหายดาวฤกษ์ของมันถึงกับบิดเบี้ยวเลยทีเดียว ระบบดาว A0620-00 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวยูนิคอร์น (Monoceros) ห่างจากโลก 3,300 ปีแสง

A massive companion, possibly a low-mass black hole, distorts the red giant star into a teardrop shape. Credit: Lauren Fanfer / Ohio State University

อันดับที่ 1 V723 Monocerotis

และมาถึงอันดับที่ 1 ระบบดาว V723 Monocerotis ซึ่งประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ยักษ์แดงประเภท K มวล เท่ากับดวงอาทิตย์ แต่มีขนาดรัศมีใหญ่กว่า 7.5 เท่า และวัตถุลึกลับอีกดวงที่มีมวล 3 เท่าของของดวงอาทิตย์ ซึ่งวัตถุอย่างหลังนี้มีมวลเกินขีดจำกัดของดาวนิวตรอนที่ 2.5 เท่าไปแล้ว จึงเป็นไปได้ว่าน่าจะเป็นหลุมดำอย่างแน่นอน และถ้าเป็นเช่นนั้นหลุมดำแห่งนี้ก็จะกลายเป็นหลุมดำที่มีขนาดเล็กสุดที่อยู่ใกล้กับเราที่สุดก็เป็นได้ และนักดาราศาสตร์ก็ได้ตั้งชื่อเล่นให้กับมันไปแล้วว่า ยูนิคอร์น "The Unicorn" ซึ่งสื่อให้เห็นถึงสิ่งที่พบหาดูได้ยากในอวกาศ ระบบดาว V723 Monocerotis ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวโมโนเซอรอส (Monoceros) ห่างจากโลก 1,500 ปีแสง

HR 6819 Credit: ESO/L. Calçada

อันดับพิเศษ HR 6819 (QV Tel)

และมาถึงอันดับสุดท้าย ซึ่งเป็นอันดับพิเศษ กับระบบดาว HR 6819 ซึ่งทุกวันนี้ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดว่าคือระบบดาวคู่หรือระบบดาวสามดวงกันแน่ เพราะยังมีงานวิจัยหลายบทความที่ชี้ไม่ตรงกัน อย่างไรก็ตามหากสถานที่แห่งนี้มีหลุมดำอยู่จริง คาดว่ามันจะมีมวลอยู่ที่ราวๆ 5 เท่าของดวงอาทิตย์ โดยหลุมดำจะโคจรร่วมอยู่กันกับดาวฤกษ์ QV Tel A ที่ใจกลางระบบดาว ซึ่งดาวฤกษ์ A นี้ มีมวลอยู่ที่ราวๆ 6 เท่าของดวงอาทิตย์ และมีอุณภูมิ 20,000 เคลวิน และ ดาวฤกษ์ B ซึ่งโคจรอยู่รอบนอก ที่คาดว่าน่าจะเป็นดาวยักษ์สีน้ำเงินและมีอุณหภูมิประมาณ 15,000 เคลวิน อนาคต หากข้อมูลระบบดาวแห่งนี้มีความกระจ่างขึ้น และได้รับการยืนยันว่ามีหลุมดำอยู่จริงๆ มันจะกลายเป็นหลุมดำที่อยู่ใกล้กับเรามากที่สุดแทนที่อันดับ 1 ในก่อนหน้านี้ทันที HR 6819 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาวกล้องโทรทรรศน์ (Telescopium) และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,120 ปีแสง