กระจุกกาแล็กซี่
แผนภาพฮับเบิลเป็นการจัดหมวดหมู่ของกาแล็กซีจากลักษณะของรูปร่างที่ปรากฏเสนอขึ้นเป็นครั้งแรกโดย เอ็ดวิน ฮับเบิล ใน ค.ศ. 1936 แผนภาพนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ส้อมเสียงจัดประเภทของฮับเบิล เพราะรูปร่างของแผนภาพมีลักษณะคล้ายส้อมเสียง โดยแบ่งกาแล็กซีชนิดปกติออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่
•กาแล็กซีรี (Elliptical Galaxy) มีสัณฐานเป็นทรงรี แบ่งย่อยได้ 8 แบบ ตั้งแต่ E0 – E7 โดย E0 มีความรีน้อยที่สุด และ E7 มีความรีมากที่สุด
•กาแล็กซีกังหัน (Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหัน Sa มีส่วนป่องหนาแน่น แขนไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหัน Sb มีส่วนป่องใหญ่ แขนยาวปานกลาง, กาแล็กซีกังหัน Sc มีส่วนป่องเล็ก แขนยาวหนาแน่น
•กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน หรือ กาแล็กซีกังหันบาร์ (Barred Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหันบาร์ SBa มีส่วนป่องใหญ่ไม่เห็นคานไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBb มีส่วนป่องขนาดกลาง เห็นคานได้ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBc มีส่วนป่องเล็กมองเห็นคานยาวชัดเจน
•กาแล็กซีลูกสะบ้า หรือ กาแล็กซีเลนส์ (Lenticular Galaxy) เป็นกาแล็กซีที่ไม่มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีกังหัน กล่าวคือ ส่วนโป่งขนาดใหญ่และไม่มีแขนกังหัน (แบบ S0 หรือ SB0)
อิทธิพลของความโน้มถ่วงทำให้ดาวฤกษ์หลายดวงที่อยู่ใกล้กันเกาะกลุ่มกันเป็นกระจุกดาว กาแล็กซีก็เช่นเดียวกัน ความโน้มถ่วงเป็นตัวคอยยึดเหนี่ยวกาแล็กซีสมาชิกในกลุ่มกาแล็กซี หรือกระจุกกาแล็กซีให้เกาะกลุ่มกันไว้
กลุ่มกาแล็กซี (Galaxy group) จะมีกาแล็กซีสมาชิกน้อยกว่า 50 กาแล็กซี และมีความกว้างราว 3 ล้าน -7 ล้านปีแสง มวลของกลุ่มกาแล็กซีอยู่ที่ประมาณ 10 ล้านล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ กาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นสมาชิกของกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น (Local Group) ซึ่งมีกาแล็กซีสมาชิกราว 40 กาแล็กซี
กระจุกกาแล็กซี (Galaxy cluster)จะประกอบด้วยกาแล็กซีระหว่าง 50 – 1,000 กาแล็กซี มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 7 ล้าน – 35 ล้านปีแสง กระจุกกาแล็กซีสามารถมีมวลมากกว่ากลุ่มกาแล็กซี 10-100 เท่า หากเราพิจารณากระจุกกาแล็กซีเป็นเวลานานมาก จะพบว่ากาแล็กซีต่างๆภายในกระจุกต่างเคลื่อนไปรอบศูนย์กลางกระจุกกาแล็กซี
ทุก ๆ กาแล็กซีในเอกภพของเราไม่ว่าจะเป็นกาแล็กซีทางช้างเผือก กาแล็กซีแอนโดรเมดา หรือกาแล็กซีอื่น ๆ อีกมากมายต่างก็มีซิ่งที่เรียกว่าหลุมดำใจกลางกาแล็กซี แต่กาแล็กซีที่มีขนาดใหญ่มากอย่างกาแล็กซีทางช้างเผือกจะมีหลุมดำที่เรียกต่างจากปกติหน่อย เรียกว่า หลุมดำมวลยิ่งยวด หรือ Supermassive Black Hole (SMBH) ซึ่งเป็นหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรากว่าล้านถึงพันล้านเท่า โดยหลุมดำใจกลางกาแล็กซีของเรามีชื่อว่า Sagittarius A* (Sagittarius A-Star)
กระจุกกาแล็กซี Abell 2261 อยู่ห่างจากโลกออกไปประมาณ 2.7 พันล้านปีแสง ซึ่งในกระจุกกาแล็กซี Abell 2261 มีกาแล็กซีรี (Elliptical galaxy) อันหนึ่งใจกลางกระจุกกาแล็กซีที่นักดาราศาสตร์คาดว่ามีหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพเท่าที่เรารู้อยู่ อย่างไรก็ตามจากการสำรวจ Abell 2261 ด้วย Chandra X-ray Observatory หรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา และ Hubble ของ NASA ระหว่างปี 1999 ถึงปี 2004 ก็ไม่มีวี่แววว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ว่ามีจริง มีแต่กลุ่มแก๊สที่ปกคลุมเท่านั้น ซึ่งปกติการหาหลุมดำจะทำด้วยการตรวจจับคลื่น X-ray จากวัตถุที่มีความร้อนสูงมากแล้วถูกดูดลงไปในหลุมดำ ปลดปล่อยรังสี X-ray ที่สามารถตรวจจับได้ออกมา แต่กับ Abell 2261 ไม่มีอะไรอย่างนั้นเกิดขึ้น
แต่จากการค้นหาหลุมดำล่าสุดในปี 2018 ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Chandra นักดาราศาสตร์วิเคราะห์ว่ามีความเป็นไปได้ที่เราอาจจะกำลังหาหลุมดำผิดที่ หลุมดำมวลยิ่งยวดที่เรากำลังหาอยู่นั้นอาจจะถูกเหวี่ยงออกจากกาแล็กซีที่อยู่ใจกลางของกระจุกกาแล็กซีทำให้ใจกลางกาแล็กซีว่างเปล่า ซึ่งถือว่าเป็นอะไรที่เกิดขึ้นได้อยากมาก สมมติฐานคืออาจเกิดจากการรวมกันของหลุมดำ 2 หลุมในอดีต ทำให้เกิดหลุมดำมวลยิ่งยวดขึ้น
ซึ่งในแต่ละครั้งที่หลุมดำใด ๆ ก็ตามรวมกัน มันจะปล่อยซึ่งที่เรียกว่า Gravitational waves หรือคลื่นแรงโน้มถ่วงออกมาอย่างมหาศาล ซึ่ง Gravitational wave เกิดจากการรบกวน Spacetime curvature (ความโค้งของกาลอวกาศ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมวลใด ๆ ถูกเร่งให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงออกจากแหล่งกำเนิดของมัน ทำให้เกิดการกระเพื่อมของ Spacetime ขึ้น
แต่การปล่อย Gravitational wave ครั้งนี้อาจจะไม่ได้ปล่อยเท่ากันในทุก ๆ ด้าน แต่มีด้านใดด้านหนึ่งที่แรงกว่า จึงทำให้มีความเป็นไปได้ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ก่อตัวขึ้นอาจถูก Gravitational wave ที่เกิดจากการก่อตัวของตัวเองลากกระเด็นออกไปนอกจใจกลางกาแล็กซีแทน เราเรียกหลุมดำแบบนี้ว่า Recoiling blackhole (หลุมดำที่เด้งออกมา)
ซึ่งตอนนี้หลุมดำใจกลาง Abell 2261 อาจถูกกระเด้งออกจากที่ของมันไปอยู่ที่ไหนสักแห่งที่ไม่ใช่ใจกลางกาแล็กซี และที่นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามันเป็นอย่างงั้นเพราะว่ามี 2 สัญญาณที่บอกว่าเกิด Recoiling blackhole ขึ้นกับ Abell 2261 คือ Galatic Core ซึ่งเป็นใจกลางกาแล็กซีที่มีจำนวนดาวฤกษ์หนาแน่นที่สุดนั้น ใหญ่เกินกว่าปกติซึ่งกาแล็กซีขนาดแค่นี้ไม่น่ามี Galatic Core ใหญ่ขนาดนี้ได้ นอกจากนี้จากการคาดคะเนความหนาแน่นของ Abell 2261 พบว่าพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของดาวฤกษ์ (มวล) มากที่สุด กลับไม่ใช่ใจกลางกาแล็กซี (ที่เป็น Galatic Core ซึ่งควรมีมวลมากที่สุด) แต่เป็นพื้นที่ห่างออกไปจากใจกลางกาแล็กซีกว่า 2,000 ล้านปีแสง หมายความว่าตรงนั้นอาจเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่หายไป
ซึ่ง 2 สัญญาณนี้สามารถอธิบายได้โดยหลักการเกิด Recoiling blackhole ที่ระหว่างการรวมตัวกันของหลุมดำที่หลุมดำจะค่อยโคจรเข้าหากัน แรงระหว่างการรวมตัวอาจทำให้ดาวในพื้นที่รอบ ๆ ใกล้หลุมดำกระจายตัวออกไปข้างนอกทำให้ Galatic Core มีขนาดใหญ่ขึ้น ส่วนมวลแปลกประหลาดห่างออกไปกว่า 2,000 ล้านปีแสงนั้นอาจเกิดจากดาวที่ถูกเหวี่ยงออกไปพร้อมกับหลุมดำมวลยิ่งยวดอันใหม่หลังการรวมตัวกันของหลุมดำเก่า 2 หลุมนั่นเอง
อย่างไรก็ตามจากการกวาดหาด้วย Hubble และ Chandrayan กลับไม่พบการมีอยู่ของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่หายไป นอกจากนี้ทีมนักดาราศาสตร์ยังพบกลุ่มดาว 3 กลุ่มใกล้ใจกลางกาแล็กซีซึ่งเป็นไปได้ว่ามันอาจมีมวลมากกว่า 10 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์และอาจมีหลุมดำอยู่ อย่างไรก็ตามจากการวิเคราะห์ 2 กลุ่มใน 3 ไม่มีหลักฐานบ่งชี้ว่ามีหลุมดำอยู่ ส่วนอีก 1 มีความสว่างน้อยเกินไปที่จะตรวจสอบได้
อย่างไรก็ตามจากการค้นการตรวจจับคลื่นวิทยุของ Karl G. Jan Sky Very Large Array Telescope พบว่า VLA เคยตรวจพบการปล่อยรังสีจาก Abell 2261 ซึ่งบ่งบอกว่าเมื่อ 50 ล้านปีก่อน Abell 2261 มีหลุมดำมวลยิ่งยวด แต่ก็ไม่พบข้อมูลการตรวจจับจากศูนย์กลางกาแล็กซีแม้แต่น้อย
จึงทำให้การหายไปของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กาแล็กซีใจกลางกระจุกกาแล็กซี Abell 2261 ยังคงเป็นปริศนาอยู่เพราะไม่เพียงแต่กลางกาแล็กซีกลวง แต่หลุมดำดันหายไปไหนไม่รู้ เอาข้อมูลที่เคยค้นพบมาก็ระบุไม่ตรงกันสักที่อยู่ตรงนู้นบางตรงนี้บางแต่ก็ยังไม่เจออยู่เหมือนเดิม จึงเป็น Abell 2261 กับหลุมดำมวลยิ่งยวดที่หายไปนั่นเอง
