พบหลุมดำยักษ์ใหม่ 3 แห่ง ที่อธิบายด้วยความรู้ปัจจุบันไม่ได้

‘ผู้แหกกฎจักรวาล’ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ตรวจับจุดสีแดงสว่างที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สับสนและไม่สามารถอธิบายได้ในเอกภพยุคแรก ‘เราเรียกวัตถุเหล่านี้อย่างไม่เป็นทางการว่าผู้ทำลายกฎจักรวาล’

นับตั้งแต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ของ NASA ได้เริ่มทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพ ก็ได้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกได้มองย้อนกลับในอดีตของจักรวาลมากกว่าที่เคยเป็นมา ด้วยความเชี่ยวชาญด้านอินฟราเรดทำให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นกาแล็กซีที่เพิ่งเกิดใหม่เพียง 300 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง

แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยได้เรียนรู้ถึงวิวัฒนาการของจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ แต่ทว่าเรื่องราวไม่ได้ง่ายเช่นนั้นเมื่อ JWST ได้พบกับจุดสีแดงเล็ก ๆ จำนวนมากปรากฏขึ้นทั่วเอกภพ ซึ่งสร้างความสับสน มึนงง และท้าทายทฤษฎีแบบจำลองจักรวาลในปัจจุบันที่เชื่อกันมาอย่างยาวนานว่าถูกต้องให้มีรอยร้าว

“การเปิดเผยที่ว่าการก่อตัวของกาแล็กซีขนาดใหญ่ในช่วงเริ่มต้นประวัติศาสตร์ของเอกภพนั้น ทำให้สิ่งที่เราหลายคนคิดว่าเป็นวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้อง กลับพลิกผันลง” Joel Leja ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ Penn State กล่าว “เราเรียกวัตถุเหล่านี้อย่างไม่เป็นทางการว่า ‘ผู้แหกกฎของจักรวาล’ และจนถึงตอนนี้ มันก็ยังคงดำเนินไปตามชื่อของมัน”

ในการศึกษาใหม่นี้ ทีมวิจัยนานาชาติได้ใช้เครื่องมือ NIRSpec บน JWST ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจ RUBIES (ที่แปลว่าทับทิม) วัตถุลึกลับสีแดงราวกับทับทิมในจักรวาลยุคหลังบิ๊กแบงไม่นาน เพียง 600-800 ล้านปีเท่านั้น พวกเขาสามารถระบุ RUBIES 3 แห่งที่มีขนาดน่าตกใจจนไม่น่าจะเป็นไปได้

ข้อมูลระบุว่าทั้ง 3 วัตถุนั้นมีหลุมดำมวลมหาศาลขนาดใหญ่ยิ่งกว่า Sagittarius A* ที่อยู่ใจกลางทางช้างเผือกของเราถึง 100-1,000 เท่า ซึ่งเป็นขนาดใหญ่เกินไปสำหรับจักรวาลที่อายุยังน้อย มันสร้างปัญหาอีกครั้งให้กับนักวิทยาศาสตร์ว่า ‘เป็นไปได้อย่างไรที่มันจะมีขนาดใหญ่เช่นนี้โดยใช้เวลาเพียงน้อยนิด?’

“ปกติหลุมดำมวลมหาศาลจะจับคู่กับกาแล็กซี” Leja บอก “พวกเขาเติบโตมาด้วยกันและผ่านประสบการณ์ต่าง ๆ มาด้วยกัน แต่ที่นี่ เรากลับมีหลุมดำที่โตเต็มที่แล้วอยู่ภายในสิ่งที่ควรจะเป็นกาแล็กซีทารก ซึ่งไม่สมเหตุสมผลเลย เพราะสิ่งเหล่านี้ควรจะเติบโตไปด้วยกัน หรืออย่างน้อยนั่นคือสิ่งที่เราคิด”

ในแบบจำลองจักรวาลที่ใช้อยู่ในปัจจุบันนั้น มีหลายทฤษฏีที่อธิบายการก่อตัวของหลุมดำยักษ์ บางคนระบุว่าหลุมดำขนาดใหญ่ในปัจจุบันเกิดขึ้นจากการรวมตัวหลาย ๆ ครั้ง บางแนวคิดก็บอกว่าพวกมันกินสสารจำนวนมากเข้าไป แต่ดูเหมือนว่าทั้งหมดจะไม่สามารถตอบคำถามที่ JWST เจอได้

นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่า หลุมดำยักษ์เหล่านั้นอาจยุบตัวจากก๊าซหรือสสารปริมาณมหาศาลที่จักรวาลยุคแรกผลิตออกมากมาย โดยไม่ผ่านระยะการเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงกลาง กล่าวอย่างง่าย ก๊าซกลายเป็นหลุมดำโดยตรงเลย แต่ทว่านี่ก็ดูจะเป็นไปไม่ได้เหมือนกัน

เนื่องจากก๊าซเหล่านั้นจะถูกพัดไม่ให้รวมตัวกันเป็นก้อนใหญ่โดยดาวฤกษ์รอบข้าง ซึ่งรังสีความร้อนจะกระจายก๊าซให้เคลื่อนที่ออกไปอย่างรวดเร็ว และการที่ก๊าซจะยุบตัวเป็นหลุมดำได้ก็ต้องการแรงโน้มถ่วงมหาศาล กลับกลายเป็นนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นได้เลย

“มันน่าสับสนมาก” Leja กล่าว “คุณสามารถทำให้สิ่งนี้เข้ากับแบบจำลองจักรวาลในปัจจุบันก็ได้แต่จะมีความน่าอึดอัดอยู่ ซึ่งจะต้องทำให้เกิดการก่อตัวในเวลาที่รวดเร็วอย่างน่าเหลือเชื่อ ไม่ต้องสงสัยเลยว่านี่คือชุดวัตถุที่แปลกประหลาดและน่าสนใจที่สุดที่เคยเห็นในอาชีพการงานของฉัน”

ทีมวิจัยหวังว่าการติดตามและการสังเกตการณ์เพิ่มเติมจะช่วยให้พวกขาพบเบาะแสบางอย่างที่อธิบายความลึกลับนี้ได้ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ คืออุปกรณ์ดีที่สุดที่เรามีในตอนนี้

“กาแล็กซียุคแรก ๆ เหล่านี้คงจะหนาแน่นไปด้วยดวงดาว ดาวฤกษ์ที่ต้องก่อตัวในแบบที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน ภายใต้สภาวะที่เราไม่เคยคิดถึง และในช่วงเวลาที่เราไม่เคยคาดหวังว่าจะได้เห็นพวกมัน” Leja กล่าว

“และไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม จักรวาลก็หยุดสร้างวัตถุลักษณะนั้นหลังจากผ่านไปไม่เพียงกี่ล้านปี พวกมันมีเอกลักษณ์เฉพาะที่พบในจักรวาลยุคแรกเท่านั้น”

ที่มา

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad55f7

https://www.sciencedaily.com/rel…/2024/06/240628125241.htm

https://www.psu.edu/…/tiny-bright-objects-discovered…/

https://www.iflscience.com/universe-breakers…

Photo : Bingjie Wang/Penn State; JWST/NIRSpec