นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำมวลมหาศาลแฝงตัวอยู่ที่ใจกลางของดาราจักรแทบทุกแห่งในจักรวาล ด้วยมวลที่เป็นล้านหรือหลายพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ และแรงโน้มถ่วงมหาศาลของมันมีหน้าที่จับดาวทั้งหมดไว้ด้วยกัน อย่างไรก็ตาม ใจกลางกระจุกดาราจักร Abell 2261 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.7 พันล้านปีแสง ดูเหมือนจะทำลายทฤษฎีนี้ ที่นั่น กฎของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ระบุว่าควรมีสัตว์ประหลาดขนาดใหญ่ระหว่าง 3,000 ถึง 100,000 ล้านมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งเทียบได้กับน้ำหนักของสิ่งมีชีวิตที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก อย่างไรก็ตาม เท่าที่นักวิจัยค้นหาอย่างไม่หยุดหย่อน ไม่มีทางที่จะค้นพบมันได้ การสังเกตการณ์ล่าสุดกับหอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราของนาซ่าและกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้เจาะลึกถึงความลึกลับเท่านั้น
ด้วยการใช้ข้อมูลจันทราที่ได้รับในปี 1999 และ 2004 นักดาราศาสตร์ได้ค้นหาจุดศูนย์กลางของอาเบลล์เพื่อหาสัญญาณของหลุมดำมวลมหาศาลจำนวน 2,261 ดวง พวกเขากำลังตามล่าหาวัสดุที่มีความร้อนสูงเกินไปเมื่อตกลงไปในหลุมดำและสร้างรังสีเอกซ์ แต่ไม่พบแหล่งกำเนิดดังกล่าว
ไล่ออกหลังจากการควบรวมกิจการ
ในตอนนี้ ด้วยการสังเกตการณ์จันทราใหม่และยาวขึ้นที่ได้รับในปี 2018 ทีมงานที่นำโดย Kayhan Gultekin แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนได้ทำการค้นหาหลุมดำที่ใจกลางดาราจักรอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น พวกเขายังพิจารณาคำอธิบายทางเลือกอีก ซึ่งหลุมดำถูกขับออกมาหลังจากการรวมตัวของดาราจักรสองกาแล็กซี แต่ละแห่งมีรูของตัวเอง เพื่อสร้างดาราจักรที่สังเกตพบ
เมื่อหลุมดำมารวมกัน จะเกิดคลื่นในกาลอวกาศที่เรียกว่าคลื่นโน้มถ่วง หากคลื่นความโน้มถ่วงจำนวนมากที่เกิดจากเหตุการณ์ดังกล่าวมีกำลังแรงในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง ทฤษฎีคาดการณ์ว่าหลุมดำใหม่ที่ใหญ่กว่านั้นจะถูกส่งด้วยความเร็วเต็มที่จากใจกลางดาราจักรไปในทิศทางตรงกันข้าม นี่เรียกว่าหลุมดำที่กำลังถอยกลับ
นักดาราศาสตร์ไม่พบหลักฐานที่แน่ชัดของการหดตัวของหลุมดำ และไม่ทราบว่ามวลมหาศาลเข้าใกล้กันมากพอที่จะทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงและการรวมตัวหรือไม่ จนถึงตอนนี้ พวกเขาได้ตรวจสอบการล่มสลายของวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่ามากเท่านั้น การค้นหาหลุมดำที่มีขนาดใหญ่กว่าจะกระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมหลุมดำมวลมหาศาลเข้าด้วยกัน
สัญญาณทางอ้อม
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นในใจกลางของ Abell 2261 ด้วยสัญญาณทางอ้อมสองสัญญาณ อย่างแรก ข้อมูลจากการสำรวจด้วยแสงจากฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์ซูบารุเผยให้เห็นแกนดาราจักร ซึ่งเป็นบริเวณภาคกลางที่จำนวนดาวในดาราจักรมีค่าสูงสุด ซึ่งมากกว่าที่คาดไว้มาก สำหรับดาราจักรขนาดเท่ามัน สัญญาณที่สองคือดาวที่หนาแน่นที่สุดในดาราจักรนั้นอยู่ห่างจากศูนย์กลางมากกว่า 2,000 ปีแสง ซึ่งห่างไกลอย่างน่าประหลาด
ในระหว่างการควบรวมกิจการ หลุมดำมวลมหาศาลในแต่ละดาราจักรจะจมลงสู่ใจกลางของดาราจักรที่เพิ่งรวมตัวใหม่ หากพวกมันถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงโน้มถ่วงและวงโคจรของพวกมันเริ่มหดตัว หลุมดำก็คาดว่าจะมีปฏิสัมพันธ์กับดาวฤกษ์โดยรอบและขับพวกมันออกจากใจกลางดาราจักร สิ่งนี้จะอธิบายแกนกลางขนาดใหญ่ของ Abell 2261
การกระจุกตัวของดาวนอกศูนย์อาจเกิดจากเหตุการณ์รุนแรง เช่น การรวมตัวกันของหลุมดำมวลมหาศาลสองแห่งและการหดตัวของหลุมดำเดี่ยวที่ใหญ่กว่าในเวลาต่อมา
ไม่มีร่องรอยในดวงดาว
แม้ว่าจะมีข้อบ่งชี้ว่ามีการรวมตัวของหลุมดำเกิดขึ้น แต่ทั้งข้อมูลจันทราและฮับเบิลก็ไม่แสดงหลักฐานของหลุมดำเอง ก่อนหน้านี้นักวิจัยเคยใช้ฮับเบิลในการค้นหากลุ่มดาวฤกษ์ที่อาจถูกหลุมดำเคลื่อนตัวกวาดหายไป พวกเขาศึกษากระจุก 10 กระจุกใกล้ใจกลางดาราจักรและตรวจสอบว่าการเคลื่อนที่ของดาวในกระจุกดาวเหล่านี้สูงพอที่จะบ่งชี้ว่ามีหลุมดำมวลดวงอาทิตย์ถึง XNUMX พันล้านดวงหรือไม่ ไม่พบหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับหลุมดำในกลุ่มสองกลุ่มและดาวในอีกกลุ่มหนึ่งนั้นจางเกินไปที่จะให้ข้อสรุปที่เป็นประโยชน์
ก่อนหน้านี้พวกเขายังศึกษาการสังเกตของ Abell 2261 ด้วย Karl G. Jansky Very Large Array ของ NSF การแผ่รังสีวิทยุที่ตรวจพบใกล้กับใจกลางดาราจักรบ่งชี้ว่ากิจกรรมของหลุมดำมวลมหาศาลได้เกิดขึ้นที่นั่นเมื่อ 50 ล้านปีก่อน แต่นั่นไม่ได้บ่งชี้ว่าใจกลางดาราจักรในปัจจุบันมีหลุมดำดังกล่าว
จากนั้นพวกเขาก็มุ่งหน้าไปยังจันทราเพื่อค้นหาวัสดุที่มีความร้อนสูงเกินและทำให้เกิดรังสีเอกซ์ขณะที่ตกลงไปในหลุมดำ แม้ว่าข้อมูลเปิดเผยว่าก๊าซร้อนที่หนาแน่นที่สุดไม่ได้อยู่ที่ใจกลางดาราจักร แต่ก็ไม่ได้แสดงที่ใจกลางกระจุกดาวหรือกระจุกดาวใดๆ ผู้เขียนสรุปว่าไม่มีหลุมดำที่ตำแหน่งใดๆ เหล่านี้ หรือว่ามันดึงดูดวัสดุได้ช้าเกินไปที่จะสร้างสัญญาณเอ็กซ์เรย์ที่ตรวจจับได้
ความลึกลับของตำแหน่งของหลุมดำขนาดมหึมานี้ยังคงดำเนินต่อไป แม้ว่าการค้นหาจะไม่ประสบความสำเร็จ นักดาราศาสตร์หวังว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์จะสามารถเปิดเผยการมีอยู่ของมันได้ หากเวบบ์หาไม่พบ คำอธิบายที่ดีที่สุดก็คือหลุมดำเคลื่อนห่างจากใจกลางดาราจักรมากพอ
