พบ “หลุมดำ” เก่าแก่ที่สุด อายุเกือบเท่า “จักรวาล”

(ภาพ-Robin Dienel, courtesy of the Carnegie Institution for Science)

เอดูอาร์โด บันยาดอส นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จากสถาบันคาร์เนกีเพื่อวิทยาศาสตร์ศึกษา และมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน สหรัฐอเมริกา เผยแพร่ผลงานการค้นพบหลุมดำขนาดใหญ่ระดับ “หลุมดำมวลยวดยิ่ง” (ซุปเปอร์แมสซีฟ แบล็ก โฮล) ที่มีอายุราว 13,000 ล้านปี แทบจะมีอายุเท่ากับจักรวาล ในขณะที่มีมวลมากกว่ามวลของดวงอาทิตย์ 800 ล้านเท่า สร้างความพิศวงให้กับแวดวงดาราศาสตร์โดยรวมไม่สามารถหาคำอธิบายได้ว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเช่นนี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร

บันยาดอส ใช้อุปกรณ์ “โพลด์-พอร์ต อินฟราเรด เอเชลเลตต์” หรือ “ไฟร์” ที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์แมกเจลเลนในหอสังเกตการณ์คัมปานยาส ที่ประเทศชิลี เป้าหมายเพื่อค้นหาควอซาร์ ซึ่งมีแสงสว่างจ้าและมีหลุมดำมวลยวดยิ่งอยู่ภายในตอนที่ค้นพบหลุมดำเก่าแก่ขนาดใหญ่นี้ บริเวณใจกลางของควอซาร์ “ยูแอลเอเอส เจ1342+0928” และค้นพบคุณสมบัติชวนพิศวงของหลุมดำแห่งนี้

บันยาดอสสังเกตว่า บริเวณใจกลางควอซาร์ “ยูแอลเอเอส เจ1342+0928” นี้ มีมวลก๊าซเคลื่อนที่หมุนวนด้วยความเร็วสูงมาก ซึ่งมีทางเดียวที่จะอธิบายการหมุนวนด้วยความเร็วระดับดังกล่าวนี้ได้ก็คือ กลุ่มก๊าซดังกล่าวหมุนวนอยู่โดยรอบหลุมดำมวลยวดยิ่งนั่นเอง

โรเบิร์ต ซิมโค นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเสตต์ (เอ็มไอที) อธิบายกรณีนี้เอาไว้ว่า เดิมทีนักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าหลุมดำจะขยายตัวมีมวลเพิ่มมากขึ้นได้จากการกลืนกินเอามวลจากสภาวะแวดล้อมรอบตัวมัน แต่ในเมื่อหลุมดำที่เพิ่งค้นพบแห่งนี้ก่อตัวขึ้นเมื่อจักรวาลมีอายุเพียง 690 ล้านปี สภาวะแวดล้อมของหลุมดำดังกล่าวก็ไม่น่าจะมีอะไรให้กลืนกินกลายเป็นมวลของมันมากมายนัก ไม่เพียงพอที่จะก่อให้เกิดการสั่งสมเป็นมวลมหึมาเช่นนี้แน่นอน

“ดังนั้นหลุมดำที่พบใหม่นี้ต้องก่อตัวขึ้นมาด้วยวิธีการอื่นนอกเหนือจากที่คิดกันดังกล่าว แต่เป็นวิธีการใด แบบไหน นั่นคือสิ่งที่ไม่มีใครรู้ในตอนนี้” ซิมโคระบุ

นอกเหนือจากความลึกลับดังกล่าวแล้ว การค้นพบครั้งนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถกำหนดช่วงเวลาได้เป็นครั้งแรกว่าดาวฤกษ์ในจักรวาลกำเนิดขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อใด

เดิมทีนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าเมื่อแรกเริ่มก่อกำเนิด จักรวาลเต็มไปด้วยอะตอมไฮโดรเจนที่มีสถานะเป็นกลาง เมื่อดวงดาวกำเนิดขึ้นมา และเกิดดาราจักร (แกแล็กซี) ขึ้นตามมา การแผ่รังสีจะส่งผลกระตุ้นต่ออะตอมไฮโดรเจนดังกล่าว เกิดการแตกตัวของอีเลคตรอน ที่ไปจับเข้ากับนิวเคลียสเกิดการรวมตัวใหม่กลายเป็นปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ขึ้นมา อย่างไรก็ตาม จากการตรวจสอบของทีมวิจัยพบว่า ส่วนใหญ่ของไฮโดรเจนโดยรอบควอซาร์ “ยูแอลเอเอส เจ1342+0928” มีสถานะเป็นกลาง แต่จากการประเมินโดยใช้เทคนิคเอกซ์ตราโพเลต ทำให้ทีมวิจัยสามารถชี้ได้ว่า เมื่อควอซาร์ “ยูแอลเอเอส เจ1342+0928” ก่อกำเนิดนั้น สภาวะของจักรวาลมีไฮโดรเจนที่มีสถานะเป็นกลาง กับไฮโดรเจนที่มีสถานะถูกกระตุ้นอยู่ครึ่งต่อครึ่ง

นั่นคือเป็นไปได้ว่า ดาวฤกษ์ต่างๆ จะกำเนิดขึ้นมาพร้อมๆ กับการเกิดของควอซาร์และหลุมดำแห่งนี้เป็นครั้งแรกเมื่อจักรวาลมีอายุเพียง 690 ล้านปี

โรเบิร์ต ซิมโค ระบุว่า การค้นพบครั้งนี้มีส่วนทำให้เกิดความเข้าใจต่อสภาพโดยรวมของจักรวาลเพิ่มขึ้นมา และถือเป็นครั้งแรกที่สามารถระบุช่วงเวลากำเนิดดวงดาวได้แม่นยำที่สุดอีกด้วย

บทความก่อนหน้านี้ส.อาหารลุยภารกิจดันส่งออกอาหารปีหน้าโต 7%
บทความถัดไป‘สมคิด’ มอบนโยบาย ก.ท่องเที่ยวฯ เน้นกระจายรายได้ ฟื้นเอกลักษณ์ชุมชน ‘ร้านโอท็อปไม่จำเป็น-ไม่ต้องรอฝรั่งมอบมิชลินสตาร์’