กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ค้นพบหลุมดำขนาดยักษ์ที่ “หลับใหล” หลังจาก “กินมากเกินไป”

(CLO) นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลุมดำมวลยิ่งยวดที่กำลัง "หลับใหล" อย่างเงียบๆ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) เพียง 800 ล้านปีหลังบิ๊กแบง

หลุมดำนี้ซึ่งมีมวลประมาณ 400 ล้านเท่าดวงอาทิตย์ ได้ดูดซับก๊าซและฝุ่นจากกาแล็กซีไปในปริมาณมาก ทำให้มัน "หลับ" หลังจากกินมากเกินไป

การค้นพบนี้ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ทำให้คำถามที่ว่าหลุมดำมวลยิ่งเติบโตอย่างรวดเร็วในจักรวาลยุคแรกได้อย่างไรมีความซับซ้อนมากขึ้น

หลุมดำเหล่านี้มักจะมีขนาดใหญ่มากและมักพบในกาแล็กซีขนาดใหญ่ในจักรวาลใกล้เคียง โดยมีมวลประมาณ 0.1% ของมวลทั้งหมดของกาแล็กซีต้นทาง อย่างไรก็ตาม หลุมดำที่ค้นพบในการศึกษามีมวลเท่ากับประมาณร้อยละ 40 ของมวลของดาราจักรต้นกำเนิด

โดยทั่วไปเชื่อกันว่าหลุมดำมวลยวดยิ่งเติบโตมาจากการรวมตัวกันของหลุมดำขนาดใหญ่และการดูดซับก๊าซและฝุ่นจากดาราจักรต้นทาง เชื่อกันว่ากระบวนการนี้ใช้เวลานานนับพันล้านปีจึงจะสร้างหลุมดำมวลยิ่งยวดได้ อย่างไรก็ตาม JWST ตรวจพบหลุมดำขนาดใหญ่ในช่วงเริ่มต้นของจักรวาล เมื่อมีอายุเพียงประมาณ 800 ล้านปีเท่านั้น

หลุมดำที่กินมากเกินไปในจักรวาลยุคแรกกำลังจะหลับใหล ภาพประกอบ: เจียหรง กู่

สิ่งที่น่าทึ่งก็คือแม้ว่าหลุมดำนี้จะมีมวลมหาศาล แต่ก็ไม่ได้ดูดซับก๊าซและฝุ่นได้รวดเร็วเท่ากับหลุมดำมวลยิ่งยวดอื่นๆ ในทางกลับกัน มันดูดซับสสารในอัตราที่ช้ามาก คือเพียงประมาณ 1% ของอัตราสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับหลุมดำดังกล่าว เนื่องจากหลุมดำแห่งนี้ไม่ส่องสว่างเท่าหลุมดำอื่นๆ จึงอยู่ในสถานะ "หลับใหล" และตรวจจับได้ยาก

แม้ว่าจะอยู่ในสถานะ "หลับ" แต่ยังคงสามารถตรวจจับหลุมดำนี้ได้เนื่องจากมีมวลมหาศาล การ “หลับใหล” ของหลุมดำยังให้โอกาสในการศึกษามวลและโครงสร้างของดาราจักรต้นทางที่หลุมดำนั้นสังกัดอยู่ด้วย

โรแบร์โต ไมโอลีโน สมาชิกในทีมวิจัยกล่าวว่าเป็นไปได้ที่หลุมดำเหล่านี้ “เกิดมามีขนาดใหญ่” ซึ่งหมายความว่าพวกมันอาจก่อตัวขึ้นอย่างใหญ่โตตั้งแต่แรกเริ่ม ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือพวกเขาจะมีช่วงที่เคลื่อนไหวมากเกินไป ตามด้วยช่วงพักผ่อนเป็นเวลานาน

Maiolino และทีมของเขาได้ทำการจำลองการเติบโตของหลุมดำมวลยิ่งยวดในจักรวาลยุคแรกเริ่ม และพบว่าหลุมดำเหล่านี้สามารถเกิดปรากฏการณ์ "การป้อนพลังงานมากเกินไป" ได้ ระหว่างช่วง "การให้อาหารมากเกินไป" หลุมดำจะเติบโตอย่างรวดเร็วมาก แต่ช่วงดังกล่าวจะอยู่เพียงประมาณ 5 - 10 ล้านปีเท่านั้น หลังจากนั้นพวกมันจะ "หลับใหล" เป็นเวลาหลายสิบล้านปี

“การระเบิดสั้นๆ เหล่านี้ช่วยให้หลุมดำเติบโตอย่างรวดเร็วในขณะที่ส่วนใหญ่อยู่ในสภาวะสงบนิ่ง” ไมโอลีโนกล่าว ช่วงเวลาหลับของหลุมดำนี้อาจยาวนานกว่าช่วง "ป้อนอาหารมากเกินไป" ถึง 10 ถึง 20 เท่า ซึ่งทำให้หลุมดำในจักรวาลยุคแรกอยู่ในสภาวะหลับใหลเป็นส่วนใหญ่และตรวจจับได้ยาก

การค้นพบหลุมดำมวลยวดยิ่งนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของหลุมดำในจักรวาลยุคแรกๆ ได้ดียิ่งขึ้น ทีมวิจัยเสนอว่าจักรวาลในยุคแรกอาจเต็มไปด้วย "สัตว์ประหลาด" จักรวาลที่หลับใหล และเราอาจค้นพบหลุมดำดังกล่าวเพิ่มเติมในอนาคต อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติ "หลับใหล" ของหลุมดำเหล่านี้ การตรวจจับหลุมดำเหล่านี้จึงเป็นความท้าทายครั้งใหญ่สำหรับนักดาราศาสตร์ในปีต่อๆ ไป

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