คุณเคยจินตนาการไหมว่าในจักรวาลที่แสนกว้างใหญ่ไพศาล มี “สัตว์ประหลาด” แห่งเอกภพที่เราไม่เคยเห็นแฝงตัวอยู่?
ล่าสุดกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope – JWST) ได้ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลในยุคเริ่มต้นของจักรวาลที่อยู่ในสถานะ “หลับใหล” ซึ่งเป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นและท้าทายต่อความเข้าใจเดิมของมนุษย์เกี่ยวกับหลุมดำและเอกภพ
(ตีพิมพ์ใน วารสาร Nature 18 ธันวาคม 2024 )

หลุมดำที่ถูกค้นพบใหม่ นี้มีมวลมหาศาลถึง 400 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ และถือเป็นหนึ่งในหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในยุคเริ่มต้นของจักรวาล (800 ล้านปีหลังเกิดบิ๊กแบง) แต่สิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจมากที่สุดไม่ใช่ขนาดของมันเท่านั้น แต่คือสถานะ “หลับใหล” ที่ดูเหมือนจะขัดกับพฤติกรรมปกติของหลุมดำยักษ์

อะไรทำให้หลุมดำนี้ไม่เหมือนใคร?

หลุมดำทั่วไปที่ถูกค้นพบในเอกภพยุคเริ่มต้นมักมีมวลเพียง 0.1% ของมวลกาแล็กซีเจ้าของ แต่หลุมดำนี้มีมวลถึง 40% ของมวลกาแล็กซี ซึ่งเป็นสัดส่วนที่สูงจนไม่น่าเชื่อ!

อีกทั้งกระบวนการเติบโตของหลุมดำขนาดใหญ่มักใช้เวลาหลายพันล้านปีในการสะสมมวล แต่หลุมดำนี้ปรากฏตัวเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 800 ล้านปี เท่านั้น สร้างคำถามใหญ่ให้กับวงการวิทยาศาสตร์: มันเติบโตมาได้อย่างไรในเวลาอันสั้น?

การเติบโตแบบ Super-Eddington

ทีมวิจัยจากสถาบัน Kavli Institute for Cosmology ในมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เสนอคำอธิบายว่า หลุมดำนี้อาจเติบโตผ่านกระบวนการที่เรียกว่า “super-Eddington accretion” ซึ่งเป็นการดูดกลืนมวลสารอย่างรุนแรงและเกินขีดจำกัดปกติ

กระบวนการนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เพียง 5-10 ล้านปี โดยในช่วงนี้ หลุมดำจะดูดกลืนก๊าซและฝุ่นจำนวนมหาศาลด้วยอัตราเร่งที่สูงกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้ จากนั้นมันจะเข้าสู่สถานะ “หลับใหล” ซึ่งอาจกินเวลายาวนานถึง 100 ล้านปี

“แม้ฟังดูย้อนแย้ง แต่หลุมดำที่หลับใหลอาจมีช่วงเวลาของการเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาสั้นๆ แล้วใช้เวลาส่วนใหญ่ในการหลับใหล” Roberto Maiolino นักวิจัยจากทีมกล่าว

หลุมดำหลับใหล: หน้าต่างสู่อดีตของจักรวาล

สถานะหลับใหลของหลุมดำช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษามวลของกาแล็กซีเจ้าของได้อย่างแม่นยำ เพราะไม่มีการปล่อยแสงหรือพลังงานที่อาจบดบังการวิเคราะห์ทางดาราศาสตร์

“ถึงแม้มันจะหลับสนิท แต่มวลมหาศาลของมันทำให้เราตรวจจับได้” Ignas Juodžbalis หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “และสถานะหลับใหลนี้ทำให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของกาแล็กซีในยุคเริ่มต้นได้ดีขึ้น”

การค้นพบหลุมดำนี้ยังชี้ให้เห็นว่า เอกภพยุคเริ่มต้นอาจเต็มไปด้วยหลุมดำหลับใหลจำนวนมากที่ยังรอการค้นพบ แต่เนื่องจากสถานะของมันไม่ปล่อยแสงหรือพลังงานออกมา การค้นพบจึงเป็นเรื่องที่ยากมาก

ความสำคัญต่ออนาคตการศึกษาอวกาศ

การค้นพบหลุมดำที่หลับใหลในจักรวาลยุคเริ่มต้นนี้ช่วยสร้างความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับกระบวนการก่อตัวของหลุมดำและเอกภพในยุคแรก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการค้นพบในครั้งนี้เป็นเพียงยอดภูเขาน้ำแข็ง และอนาคตของดาราศาสตร์อาจขึ้นอยู่กับการตรวจจับหลุมดำในสถานะนี้

“หลุมดำหลับใหลอาจเป็นกุญแจสำคัญในการไขปริศนาการกำเนิดของเอกภพ และเป็นแรงบันดาลใจให้กับภารกิจวิจัยครั้งใหม่ในอนาคต” ทีมวิจัยกล่าว

จักรวาลยังคงมีเรื่องราวให้เราค้นพบอีกมากมาย

การค้นพบครั้งนี้ไม่เพียงแค่เพิ่มความเข้าใจของเราต่อหลุมดำ แต่มันยังช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติของเอกภพในแง่มุมที่ไม่เคยถูกเปิดเผยมาก่อน

หลุมดำหลับใหลนี้เปรียบเสมือนประตูที่เปิดสู่อดีตของจักรวาล และการศึกษาในอนาคตอาจทำให้เราได้รู้ว่าแท้จริงแล้ว “สัตว์ประหลาด” แห่งเอกภพเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในวิวัฒนาการของจักรวาลอันกว้างใหญ่ที่เราอาศัยอยู่

ที่มา :
https://www.space.com/monster-black-hole-napping-overfeeding-early-universe
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08210-5