มีหลุมดำอยู่ข้างในดวงอาทิตย์หรือเปล่า?

ในปี ค.ศ. 1971 สตีเฟน ฮอว์คิง เคยเสนอว่าอาจมีหลุมดำขนาดจิ๋วจากยุคเริ่มแรกของจักรวาลซ่อนตัวอยู่ที่ใจกลาง ดวงอาทิตย์ ซึ่งแนวคิดนี้ถูกต่อยอดในปี ค.ศ. 1975 โดย ดอน เคลย์ตัน และทีมงาน ที่เสนอว่าพลังงานที่เกิดจากการที่สสารตกลงไปในหลุมดำนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมเราถึงตรวจพบ “นิวตริโน” จากดวงอาทิตย์น้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งในตอนนั้นถือเป็นปัญหาใหญ่ในวงการดาราศาสตร์เลยทีเดียว

แต่ปัจจุบันนี้ ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์นิวตริโนซัดเบอรีในแคนาดา ทำให้เราเข้าใจว่าปัญหาการตรวจพบนิวตริโนที่น้อยนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงชนิดของนิวตริโนภายในดวงอาทิตย์เอง ไม่ใช่เพราะมีหลุมดำดูดกลืนไป

ถึงอย่างนั้น ก็ยังมีคำถามที่น่าสนใจว่า ดวงอาทิตย์อาจจะมีหลุมดำยุคแรกเริ่มอยู่ข้างในจริงๆ หรือเปล่า? เพราะเรารู้ว่า 85% ของสสารในจักรวาลนั้นเป็นสสารมืด ซึ่งหลุมดำขนาดเล็กเท่าดาวเคราะห์น้อย อาจจะเป็นส่วนหนึ่งของสสารมืดก็ได้ ถ้าเป็นแบบนั้นจริง ดวงดาวต่างๆ จะมีโอกาส “จับ” หลุมดำเหล่านี้ไว้ข้างในได้ไหม? แล้วถ้าจับได้ ชะตากรรมของดาวดวงนั้นจะเป็นอย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำที่ถูกจับไว้ในดาวฤกษ์ จะส่งผลต่อวิวัฒนาการและโครงสร้างภายในของดาว ซึ่งเราอาจจะตรวจสอบได้จากการสั่นสะเทือนของดาว คล้าย ๆ กับการใช้คลื่นแผ่นดินไหวศึกษาโครงสร้างโลก

แม้โอกาสที่ดวงอาทิตย์จะจับหลุมดำได้มีน้อยมาก (หนึ่งในสิบล้าน) แต่เนื่องจากมีดาวฤกษ์นับแสนล้านดวงในกาแล็กซีทางช้างเผือก จึงอาจมีดาวนับหมื่นดวงที่มีหลุมดำอยู่ข้างในก็เป็นได้ โดยเฉพาะดาวในกาแล็กซีแคระ ซึ่งมีความเร็วของสสารมืดน้อยกว่า อาจมีโอกาสจับหลุมดำได้มากกว่า

เมื่อดาวฤกษ์ขนาดเท่าดวงอาทิตย์เผาผลาญเชื้อเพลิงหมด แกนกลางของมันจะยุบตัวลงกลายเป็น “ดาวแคระขาว” ซึ่งมีขนาดประมาณโลก แต่มีความหนาแน่นมากกว่าดวงอาทิตย์เป็นล้านเท่า! ถ้ามีหลุมดำอยู่ข้างใน อัตราการดูดกลืนสสารของหลุมดำก็จะเพิ่มขึ้นมหาศาล ซึ่งอาจทำให้ดาวแคระขาวระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาได้

ส่วนดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 8 เท่าขึ้นไป แกนกลางจะยุบตัวกลายเป็น “ดาวนิวตรอน” ซึ่งมีความหนาแน่นสูงยิ่งกว่าดาวแคระขาวเป็นล้านล้านเท่า! ถ้าดาวนิวตรอนมีหลุมดำอยู่ข้างใน การดูดกลืนสสารอย่างรวดเร็วจะทำให้ดาวนิวตรอนกลายเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ขึ้น

ที่น่าสนใจคือ หลุมดำขนาดเล็กเหล่านี้อาจจะโตขึ้นเรื่อยๆ จนกลืนกินดาวฤกษ์ทั้งดวงได้ ซึ่งอาจทำให้เกิดหลุมดำที่มีมวลเท่าดาวนิวตรอน ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นได้ตามปกติ

ถ้าหลุมดำยุคแรกเริ่มเป็นส่วนประกอบของสสารมืดจริง หลุมดำที่ใกล้โลกที่สุดก็อาจจะอยู่ในระบบสุริยะของเราเลยก็ได้! ซึ่งจะเป็นโอกาสดีที่เราจะได้ศึกษาแรงโน้มถ่วงเชิงควอนตัม (quantum gravity) หลุมดำที่มีขนาดเล็กระดับอะตอม จะแผ่รังสีออกมาตามทฤษฎีของฮอว์คิง ซึ่งอาจตรวจจับได้

การศึกษาหลุมดำขนาดเล็กนี้ อาจนำไปสู่ทฤษฎีที่รวมกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วง เข้าด้วยกัน ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจการกำเนิดของจักรวาล หรือบิกแบง ได้ดียิ่งขึ้น และทำให้เราเข้าใจรากเหง้าของตัวเองในจักรวาลอันกว้างใหญ่นี้

ข้อมูลอ้างอิง : Does the Sun Host a Black Hole at Its Center?
อาวี โลบ (Avi Loeb)
นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวอิสราเอล-อเมริกัน