กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ค้นพบหลุมดำขนาดยักษ์ที่ “หลับใหล” หลังจาก “กินมากเกินไป”

(CLO) นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งที่กำลัง "หลับใหล" อย่างเงียบๆ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) เพียง 800 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง

หลุมดำนี้ซึ่งมีมวลประมาณ 400 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ได้ดูดซับก๊าซและฝุ่นจากกาแล็กซีจำนวนมาก ทำให้มัน "หลับ" หลังจากกินมากเกินไป

การค้นพบดังกล่าวซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ทำให้คำถามที่ว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเติบโตอย่างรวดเร็วในจักรวาลยุคแรกเริ่มได้อย่างไรมีความซับซ้อนมากขึ้น

โดยทั่วไปหลุมดำเหล่านี้มีขนาดใหญ่มากและมักพบในกาแล็กซีขนาดใหญ่ในเอกภพใกล้เคียง ซึ่งมีมวลประมาณ 0.1% ของมวลทั้งหมดของกาแล็กซีต้นทาง อย่างไรก็ตาม หลุมดำที่ค้นพบในการศึกษานี้มีมวลเทียบเท่ากับประมาณ 40% ของมวลของกาแล็กซีต้นทาง

โดยทั่วไปเชื่อกันว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเติบโตผ่านการรวมตัวของหลุมดำขนาดใหญ่และการดูดซับก๊าซและฝุ่นจากกาแล็กซีต้นทาง กระบวนการนี้เชื่อกันว่าใช้เวลาหลายพันล้านปีจึงจะเกิดหลุมดำมวลยวดยิ่ง อย่างไรก็ตาม JWST ได้ตรวจพบหลุมดำขนาดเท่านี้ตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของจักรวาล ซึ่งตอนนั้นมีอายุเพียงประมาณ 800 ล้านปีเท่านั้น

หลุมดำที่กินมากเกินไปในจักรวาลยุคแรกกำลังจะหลับใหล ภาพประกอบ: Jiarong Gu

สิ่งที่น่าทึ่งคือแม้จะมีมวลมหาศาล แต่หลุมดำนี้กลับไม่ได้ดูดซับก๊าซและฝุ่นในอัตราที่รวดเร็วเท่ากับหลุมดำมวลยวดยิ่งอื่นๆ แต่กลับดูดซับสสารในอัตราที่ช้ามาก เพียงประมาณ 1% ของอัตราสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับหลุมดำประเภทนี้ เนื่องจากหลุมดำนี้ไม่ได้เปล่งแสงสว่างเท่ากับหลุมดำอื่นๆ จึงยังคง "สงบนิ่ง" และตรวจจับได้ยาก

แม้จะอยู่ในสถานะ "หลับใหล" แต่หลุมดำนี้ยังคงสามารถตรวจจับได้เนื่องจากมีมวลมหาศาล การ "หลับใหล" ของหลุมดำยังเปิดโอกาสให้ศึกษามวลและโครงสร้างของกาแล็กซีต้นทางที่หลุมดำนั้นอยู่ด้วย

โรแบร์โต ไมโอลิโน หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่ามีความเป็นไปได้ว่าหลุมดำเหล่านี้ “เกิดมามีขนาดใหญ่” หมายความว่าพวกมันอาจก่อตัวขึ้นอย่างใหญ่โตตั้งแต่แรกเริ่ม อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือพวกมันอาจผ่านช่วงเวลาที่มีกิจกรรมรุนแรงที่สุด ตามมาด้วยช่วงเวลาพักผ่อนที่ยาวนาน

ไมโอลิโนและทีมของเขาได้จำลองการเติบโตของหลุมดำมวลยวดยิ่งในเอกภพยุคแรกเริ่ม และพบว่าหลุมดำเหล่านี้สามารถผ่านช่วงของการ "ป้อนอาหารมากเกินไป" ได้ ในช่วงเวลาของการ "ป้อนอาหารมากเกินไป" หลุมดำจะเติบโตอย่างรวดเร็วมาก แต่ช่วงเวลาดังกล่าวจะกินเวลาเพียง 5 ถึง 10 ล้านปีเท่านั้น หลังจากนั้นพวกมันจะ "หลับใหล" เป็นเวลาหลายสิบล้านปี

“การระเบิดระยะสั้นเหล่านี้ทำให้หลุมดำเติบโตอย่างรวดเร็วในขณะที่มันใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ในสภาวะพักตัว” ไมโอลิโนกล่าว ช่วงเวลาพักตัวของหลุมดำเหล่านี้อาจยาวนานกว่าช่วง “การให้อาหารมากเกินไป” ถึง 10 ถึง 20 เท่า ซึ่งทำให้หลุมดำในยุคแรกเริ่มของเอกภพส่วนใหญ่อยู่ในสภาวะพักตัวและตรวจจับได้ยาก

การค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของหลุมดำในเอกภพยุคแรกเริ่มให้ดียิ่งขึ้น ทีมวิจัยเสนอว่าเอกภพยุคแรกเริ่มอาจเต็มไปด้วย “สัตว์ประหลาด” จักรวาลที่หลับใหลเหล่านี้ และเราอาจค้นพบพวกมันมากขึ้นในอนาคต อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะการหลับใหลของหลุมดำเหล่านี้ การตรวจจับหลุมดำเหล่านี้จึงเป็นความท้าทายสำคัญสำหรับนักดาราศาสตร์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

ง็อก อันห์ (ตามรายงานของ Space, Daily Mail, Popsci)

ที่มา: https://www.congluan.vn/kinh-vien-vong-james-webb-phat-hien-ho-den-khong-lo-ngu-sau-khi-an-qua-nhieu-post326434.html