เจมส์ เวบบ์ ค้นพบดาวหลุมดำ MoM-BH*-1 ไกลที่สุดในจักรวาล

ค้นพบ “MoM-BH*-1” ย้อนมองจักรวาลยุคแรกเริ่ม

วารสารวิชาการ Nature เผยแพร่ผลการศึกษานี้เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม โดยระบุว่าทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ นำโดย โรฮัน ไนดู (Rohan Naidu) จากมหาวิทยาลัยฮาวาย และ จอร์ริต มัตธี (Jorryt Matthee) จากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งออสเตรีย (ISTA) เป็นผู้ค้นพบวัตถุดังกล่าว ซึ่งได้รับชื่อว่า มอม บีเอช สตาร์ วัน (MoM-BH*-1) และมีอยู่มาตั้งแต่ช่วงที่จักรวาลมีอายุไม่ถึง 660 ล้านปีหลังบิ๊กแบง (Big Bang) หรือเหตุการณ์ที่เชื่อว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการขยายตัวของเอกภพเมื่อประมาณ 13,800 ล้านปีก่อน ทำให้แสงจากวัตถุนี้เป็นเหมือนภาพจากอดีตที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์มองย้อนกลับไปศึกษาจักรวาลในช่วงเริ่มต้นได้  

การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากโครงการ Mirage or Miracle (MoM) ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อค้นหาวัตถุที่อยู่ไกลมากและมองเห็นได้ยากเป็นพิเศษ เพราะแสงจากวัตถุเหล่านี้ต้องเดินทางผ่านอวกาศเป็นเวลานานกว่าจะมาถึงโลก นักดาราศาสตร์จึงต้องใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เพื่อแยกให้ออกว่าแสงที่ตรวจพบมาจาก กาแล็กซีโบราณที่อยู่ไกลออกไป หรือเป็นวัตถุประเภทอื่นที่อยู่ใกล้กว่า โดยเป้าหมายสำคัญของโครงการ คือ การตามหาวัตถุที่เกิดขึ้นในช่วงแรกเริ่มของจักรวาล ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าดาว กาแล็กซี และหลุมดำขนาดใหญ่เริ่มก่อตัวขึ้นได้อย่างไร

การค้นพบนี้มีความพิเศษอย่างไร?

สิ่งที่ทำให้ มอม บีเอช สตาร์ วัน (MoM-BH*-1) น่าสนใจเป็นพิเศษ คือ มันอาจเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของ “ดาวหลุมดำเปลือย” (Naked black hole star) ซึ่งเป็นหลุมดำที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วและถูกห่อหุ้มด้วยกลุ่มก๊าซหนาแน่นขนาดมหาศาล โดยแสงจากบริเวณรอบหลุมดำมีความสว่างโดดเด่นจนสามารถตรวจจับได้แยกออกจากแสงของกาแล็กซีโดยรอบ นักดาราศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นตัวหลุมดำโดยตรง แต่สามารถตรวจจับแสงและลักษณะของก๊าซที่ได้รับพลังงานจากการที่หลุมดำดึงสสารเข้าไปได้ จึงเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนว่า ภายในวัตถุแห่งนี้อาจมีหลุมดำที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และอาจเป็นช่วงแรกของการก่อตัวไปสู่หลุมดำมวลยิ่งยวดในเวลาต่อมา

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถมองเห็นกระบวนสะสมมวลของก๊าซรอบ ๆ หลุมดำได้โดยตรงเนื่องจากถูกบดบังด้วยกลุ่มฝุ่นก๊าซที่หนาทึบ แต่พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากภายในได้กระตุ้นให้กลุ่มเมฆก๊าซรอบนอกเรืองแสงและแผ่รังสีออกมา คล้ายกับปฏิกิริยาพลังงานที่เกิดขึ้นที่ใจกลางดวงอาทิตย์ส่งผ่านความร้อนทำให้ชั้นผิวรอบนอกสว่างไสว  

ทีมวิจัยยังพบว่า มอม บีเอช สตาร์ วัน (MoM-BH*-1) อยู่ใกล้กับกาแล็กซีเกิดใหม่แห่งหนึ่ง ซึ่งมีอายุใกล้เคียงกัน โดยนักดาราศาสตร์คาดว่าในอีกประมาณ 100 ล้านปีข้างหน้า วัตถุทั้งสองจะเคลื่อนเข้าหากันและรวมตัวกันเป็นระบบเดียวกัน เมื่อทีมวิจัยจำลองสิ่งที่จะเกิดขึ้นหลังการรวมตัว พบว่าแสงที่ได้มีลักษณะใกล้เคียงกับวัตถุลึกลับที่เรียกว่า จุดแดงขนาดเล็ก (Little Red Dots) ซึ่งพบเป็นจำนวนมากในภาพเอกภพยุคแรกเริ่มจากกล้องเจมส์ เวบบ์ ทำให้การค้นพบนี้อาจช่วยอธิบายได้ว่า จุดแดงขนาดเล็กเหล่านี้เกิดขึ้นและเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร

นอกจากนี้ ผลการศึกษายังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจมากขึ้นว่า หลุมดำมวลยิ่งยวดสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วในช่วงเริ่มต้นของจักรวาลได้อย่างไร โดยในระยะแรก หลุมดำจะถูกห่อหุ้มด้วยกลุ่มก๊าซและฝุ่นจำนวนมหาศาล ทำให้มองเห็นได้ยาก แต่เมื่อหลุมดำดูดกลืนสสารรอบตัวอย่างต่อเนื่อง กลุ่มก๊าซที่ห่อหุ้มอยู่จะค่อย ๆ บางลง และเผยให้เห็นแสงพลังงานสูงจากบริเวณรอบหลุมดำมากขึ้น และอาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการก่อตัวของหลุมดำมวลยิ่งยวดและควอซาร์ในเอกภพยุคแรก ซึ่งเป็นหนึ่งในวัตถุที่สว่างและทรงพลังที่สุดในเอกภพ