คำถามโลกแตกในทางดาราศาสตร์ที่ว่า “กาแล็กซีกับหลุมดำ อะไรเกิดก่อนกัน?” กำลังจะได้ข้อสรุปที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องตื่นตะลึง เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope: JWST) ได้เผยหลักฐานล่าสุดว่า มีหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ก่อตัวขึ้นมาก่อนกาล ก่อนที่กาแล็กซีที่มันอาศัยอยู่จะสร้างตัวเองขึ้นมาเสียด้วยซ้ำ ซึ่งเป็นการสั่นสะเทือนทฤษฎีการกำเนิดวัตถุท้องฟ้าแบบดั้งเดิมไปอย่างสิ้นเชิง
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้ใช้ขีดความสามารถขั้นสูงของระบบตรวจวัดสเปกตรัมและภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่าง องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐฯ (NASA) องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) ในการจับภาพและวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของกลุ่มก๊าซรอบหลุมดำใจกลางกาแล็กซีโบราณที่มีชื่อว่า Abell2744-QSO1 ซึ่งตั้งอยู่ห่างไกลจากโลกออกไปมากกว่า 1.23 แสนล้านล้านล้านกิโลเมตร (มากกว่า 13,000 ล้านปีแสง)
โดยกุญแจสำคัญที่ทำให้สามารถส่องเห็นวัตถุขนาดเล็กนี้ได้คือปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lensing) จากกระจุกกาแล็กซี Abell 2744 หรือกระจุกดาวแพนโดรา (Pandora’s Cluster) ที่ช่วยขยายแสงของกาแล็กซีนี้ให้คมชัดขึ้นข้ามกาลเวลา ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองย้อนกลับไปในอดีตช่วง 700 ล้านปีหลังเกิดบิกแบง (Big Bang) ได้ชัดเจนขึ้น
จากการศึกษาด้วยเครื่องมือสเปกโทรกราฟย่านอินฟราเรดใกล้ (Near Infrared Spectrograph: NIRSpec) ทีมวิจัยพบว่าก๊าซไฮโดรเจนรอบหลุมดำนี้มีการเคลื่อนที่แบบเคปเลอร์ ซึ่งหมายถึงการโคจรรอบจุดศูนย์กลางอย่างสมบูรณ์แบบเหมือนดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ ปรากฏการณ์นี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณมวลของหลุมดำตรงๆ ได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของเอกภพยุคแรก
โดยพบว่ามันมีมวลมหาศาลถึง 50 ล้านเท่าของมวลเนื่องจากดวงอาทิตย์ และที่น่าตกใจคือ มวลของหลุมดำนี้คิดเป็นถึง 2 ใน 3 ของมวลทั้งหมดของกาแล็กซี Abell2744-QSO1 ที่มีขนาดความกว้างเพียง 12.3 ล้านล้านล้านกิโลเมตร (ประมาณ 1,300 ปีแสง) ซึ่งแตกต่างจากกาแล็กซีในปัจจุบันที่หลุมดำมวลยิ่งยวดจะมีสัดส่วนมวลเพียงเศษเสี้ยวเล็กๆ เท่านั้น นอกจากนี้ กลุ่มก๊าซในกาแล็กซียังพบธาตุหนักน้อยมาก ซึ่งมีค่าความเป็นโลหะต่ำกว่าดวงอาทิตย์ถึง 99.5%
การค้นพบในครั้งนี้สร้างความตื่นตัวอย่างมากในวงการดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เพราะมันบ่งชี้ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดไม่ได้เติบโตอย่างช้าๆ จากการกลืนกินเศษซากดาวฤกษ์ที่ตายแล้วตามทฤษฎีเดิม แต่พวกมันอาจเกิดมาใหญ่โตตั้งแต่แรกเริ่ม
โดยอาจเป็นหลุมดำยุคดึกดำบรรพ์ (Primordial Black Hole) ที่ก่อตัวขึ้นภายในวินาทีแรกหลังการระเบิดครั้งใหญ่ของบิกแบง (Big Bang) หรือเกิดจากการยุบตัวโดยตรง (Direct Collapse Black Hole) ของกลุ่มก๊าซขนาดยักษ์ ปัจจุบันทีมนักวิจัยกำลังเร่งวิเคราะห์วัตถุโบราณที่มีลักษณะคล้ายกันเพื่อพิสูจน์ว่า หลุมดำที่เกิดก่อนกาแล็กซีนั้นเป็นเรื่องปกติของเอกภพในยุคเริ่มต้นหรือไม่
ข้อมูลอ้างอิง: ESA
- Webb reveals black hole that formed before its galaxy
