กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ค้นพบร่องรอยสำคัญที่อาจช่วยไขความลับของ “จุดแดงจิ๋ว” วัตถุประหลาดที่ปรากฏขึ้นในช่วงเริ่มแรกของเอกภพ โดยผลการศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่าวัตถุเหล่านี้ไม่ใช่กระจุกดาวหนาแน่นอย่างที่เคยคาดกัน แต่แท้จริงแล้วคือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ซ่อนตัวอยู่ภายใต้กลุ่มก๊าซที่หนาแน่นจนแทบไม่มีรังสีเอกซ์หรือคลื่นวิทยุเล็ดลอดออกมาได้
นับตั้งแต่มีการค้นพบจุดสีแดงขนาดเล็กหรือที่นักดาราศาสตร์เรียกกันว่า “Little Red Dots” เมื่อช่วงปลายปี พ.ศ. 2565 วัตถุเหล่านี้ได้สร้างความฉงนให้กับวงการวิทยาศาสตร์อย่างมาก เนื่องจากพวกมันปรากฏขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ หลังจากเกิดบิกแบงได้ไม่ถึง 1,000 ล้านปี และหายไปเกือบทั้งหมดเมื่อเอกภพมีอายุได้ประมาณ 2,000 ล้านปี ซึ่งนักดาราศาสตร์ต่างถกเถียงกันว่าสิ่งที่เห็นนั้นคือกาแล็กซีที่มีดาวฤกษ์อยู่รวมกันอย่างหนาแน่นผิดปกติ หรือว่าเป็นกิจกรรมของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลังกลืนกินสสารรอบข้างจนเกิดความร้อนและแสงสว่างมหาศาลกันแน่
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในอังกฤษได้ทำการศึกษาจุดแดงจิ๋วจำนวน 12 แห่ง ซึ่งบางแห่งมีอายุย้อนไปถึงสมัยที่เอกภพมีอายุเพียง 840 ล้านปี ผลการวิเคราะห์ผ่านแบบจำลองคอมพิวเตอร์พบว่า วัตถุเหล่านี้มีความสว่างเทียบเท่ากับดวงอาทิตย์กว่า 250,000 ล้านดวง แต่กลับมีขนาดเล็กมากเพียงไม่ถึง 1 ใน 3 ของปีแสง ซึ่งหากเปรียบเทียบกับระยะทางจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดอย่าง Proxima Centauri ที่อยู่ห่างออกไปถึง 4.25 ปีแสง จะเห็นว่าจุดแดงจิ๋วเหล่านี้มีขนาดเล็กจิ๋วกว่ากาแล็กซีทั่วไปอย่างมหาศาล ความหนาแน่นและแสงสว่างในระดับนี้จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะประกอบขึ้นจากดาวฤกษ์เพียงอย่างเดียว แต่เป็นคุณลักษณะเฉพาะของหลุมดำมวลยิ่งยวด
ประเด็นที่น่าสนใจคือ โดยปกติแล้วหลุมดำมวลยิ่งยวดควรจะแผ่รังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุออกมาให้ตรวจพบได้ แต่จุดแดงจิ๋วเหล่านี้กลับไม่มีสัญญาณดังกล่าวเลย ทีมนักวิจัยอธิบายว่านั่นเป็นเพราะพวกมันมี “การพรางตัวที่สมบูรณ์แบบ” โดยแสงที่ตรวจพบได้นั้นเกิดจากการกระเจิงของอิเล็กตรอนในกลุ่มก๊าซไอออนิกที่หนาแน่นซึ่งห่อหุ้มอยู่รอบหลุมดำ เปรียบเสมือนดักแด้ที่กักเก็บรังสีส่วนใหญ่เอาไว้ภายใน ทำให้เรามองเห็นเพียงแสงสีแดงที่เล็ดลอดออกมาเท่านั้น
จากการวิเคราะห์สเปกตรัมของแสงพบว่า ก๊าซที่อยู่ล้อมรอบจุดแดงเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 1.08 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์คำนวณมวลของหลุมดำออกมาได้ว่ามีขนาดประมาณ 100,000 ถึง 10 ล้านเท่าของมวลมวลดวงอาทิตย์ ตัวเลขนี้ถือว่าน้อยกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้เดิมถึง 100 เท่า และเป็นมวลที่สมเหตุสมผลสำหรับหลุมดำที่เพิ่งก่อตัวขึ้นในช่วงวัยเยาว์ของเอกภพ
การค้นพบครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นภาพของหลุมดำมวลยิ่งยวดในช่วงเริ่มต้นของชีวิต ซึ่งจะช่วยตอบคำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งในวิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ว่า หลุมดำยักษ์เหล่านี้กำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร พวกมันค่อย ๆ เติบโตมาจากหลุมดำขนาดเล็ก หรือเกิดจากการยุบตัวของกลุ่มก๊าซขนาดมหึมากลายเป็นหลุมดำมวลปานกลางตั้งแต่แรกเริ่ม ข้อมูลจากจุดแดงจิ๋วเหล่านี้อาจเป็นจิ๊กซอว์ชิ้นสุดท้ายที่ทำให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น โดยผลการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2569
ข้อมูลอ้างอิง: วารสาร Nature
- James Webb Space Telescope’s mysterious ‘little red dots’ may be black holes in disguise
