นักดาราศาสตร์ชาวญี่ปุ่นค้นพบหลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีพฤติกรรมสุดขั้วในเอกภพยุคแรกเริ่ม โดยหลุมดำแห่งนี้กำลังดูดกลืนมวลสารด้วยความเร็วที่สูงกว่าขีดจำกัดทางทฤษฎีถึง 13 เท่า พร้อมทั้งแผ่รังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุออกมาอย่างเข้มข้นในเวลาเดียวกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่โมเดลทางฟิสิกส์ในปัจจุบันไม่เคยคาดการณ์ว่าจะสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ การค้นพบครั้งนี้ส่งผลให้เหล่านักวิทยาศาสตร์ต้องกลับมาทบทวนกระบวนการทางกายภาพหลักที่เกิดขึ้นในช่วงที่เอกภพยังมีอายุน้อย
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวาเซดะและมหาวิทยาลัยโทโฮกุ ประเทศญี่ปุ่น ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ซูบารุในการตรวจพบควอซาร์ที่อยู่ห่างไกล ซึ่งเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลังกัดกินมวลสารอย่างรุนแรง โดยวัตถุนี้ดำรงอยู่ตั้งแต่เมื่อครั้งที่เอกภพมีอายุไม่ถึง 1,500 ล้านปี หลุมดำมวลยิ่งยวดเหล่านี้ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายล้านถึงหลายพันล้านเท่า มักจะประจำการอยู่ ณ ศูนย์กลางของกาแล็กซีเกือบทุกแห่ง พวกมันเติบโตจากการดึงดูดก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมจากกาแล็กซีเจ้าบ้านเข้าสู่ศูนย์กลาง
ตามปกติแล้ว เมื่อก๊าซหมุนวนเข้าสู่ภายในจะเกิดเป็นบริเวณพลาสมาที่ร้อนจัดซึ่งเรียกว่า โคโรนา (Corona) ซึ่งทำหน้าที่แผ่รังสีเอกซ์ออกมา และในหลุมดำบางแห่งจะมีการพ่นกระแสมวลสารออกไปตามแนวแกนเกิดเป็นลำเจ็ตที่แผ่คลื่นวิทยุเข้มข้น อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติมีกฎที่เรียกว่า ขีดจำกัดเอ็ดดิงตัน (Eddington limit) ซึ่งเปรียบเสมือนการตั้งเกณฑ์ความเร็วในการดูดกลืนมวลสาร หากก๊าซตกลงสู่หลุมดำเร็วเกินไป แรงดันรังสีจากก๊าซจะผลักมวลสารที่ตามมาข้างหลังให้ช้าลง เป็นกลไกควบคุมตัวเองไม่ให้หลุมดำโตเร็วเกินไป แต่หลุมดำที่ค้นพบใหม่นี้กลับทำลายกฎดังกล่าวอย่างสิ้นเชิง
จากการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเครื่องสเปกโทรกราฟอินฟราเรดใกล้ของกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ทีมนักวิจัยสามารถวัดการเคลื่อนที่ของก๊าซและคำนวณมวลของหลุมดำได้ ผลปรากฏว่าหลุมดำนี้มีอัตราการเพิ่มมวลเร็วกว่าขีดจำกัดเอ็ดดิงตันถึง 13 เท่า จัดว่าเป็นหนึ่งในหลุมดำที่เติบโตเร็วที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกไว้ในสเกลมวลระดับนี้ ยิ่งไปกว่านั้น ตามทฤษฎีเดิมระบุว่าหากหลุมดำเติบโตในสภาวะสุดโต่งเช่นนี้ รังสีพลังงานสูงอย่างรังสีเอกซ์และกิจกรรมของลำเจ็ตควรจะถูกกดให้ลดน้อยลงหรือหายไป แต่ในกรณีนี้ กลับตรวจพบรังสีเอกซ์ที่สว่างจ้าและคลื่นวิทยุที่ทรงพลังอย่างชัดเจน
คณะผู้วิจัยเชื่อว่าพวกเขากำลังจับภาพเหตุการณ์ในช่วงรอยต่อที่เกิดขึ้นเพียงช่วงสั้นๆ ของประวัติศาสตร์เอกภพ โดยเป็นจังหวะที่ก๊าซไหลทะลักเข้าสู่หลุมดำอย่างรวดเร็วจนเกินขีดจำกัด ในขณะที่โครงสร้างโคโรนาและลำเจ็ตยังคงหลงเหลืออยู่ก่อนที่จะจางหายไป การสังเกตการณ์ครั้งนี้ช่วยให้เราขยับเข้าใกล้ความเข้าใจที่ว่า หลุมดำมวลยิ่งยวดสามารถก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วได้อย่างไรในเอกภพยุคแรกเริ่ม และอาจเป็นกุญแจสำคัญในการอธิบายการเติบโตของกาแล็กซี เนื่องจากลำเจ็ตที่ทรงพลังเหล่านี้มีส่วนสำคัญในการหล่อหลอมการก่อตัวของดาวฤกษ์ในยุคโบราณ
—————-
👨🚀 ข้อมูลอ้างอิง: Interesting Engineering
– Ancient black hole breaks physics laws by growing 13 times faster than expected
