มีความเป็นไปได้มากที่ภาพสุดท้ายที่นึกถึงเมื่อนึกถึงหลุมดำคือพวกมันจำเป็นต้องได้รับการเลี้ยงดูประคองและปกป้องเมื่อยังเยาว์วัย แต่การวิจัยใหม่เผยให้เห็นหลุมดำขนาดใหญ่แห่งแรกในจักรวาลที่น่าจะก่อตัวขึ้นและเติบโตขึ้นลึกลงไปภายในรังขนาดยักษ์ที่มีรูปร่างคล้ายดาวที่กักรังสีเอ็กซ์เรย์อันทรงพลังของพวกเขาไว้และป้องกันไม่ให้ก๊าซรอบ ๆ
“ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ความคิดของหลาย ๆ คนก็คือหลุมดำมวลมหาศาลเริ่มต้นจากการรวมกันของหลุมดำขนาดเล็กจำนวนมากในเอกภพ” มิทเชลล์เบเกิลแมนจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์กล่าว “ การพัฒนาหลุมดำรุ่นใหม่นี้บ่งบอกถึงเส้นทางที่เป็นไปได้ในการพัฒนา”
หลุมดำธรรมดานั้นน่าจะเป็นซากดาวที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อยซึ่งใช้เชื้อเพลิงและตายไป
แต่หลุมดำขนาดใหญ่แห่งแรกน่าจะก่อตัวขึ้นจากดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มากซึ่งก่อตัวเร็วในเอกภพบางทีอาจจะภายในไม่กี่ร้อยล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง กระบวนการที่เป็นเอกลักษณ์ของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เหล่านี้กลายเป็นหลุมดำรวมถึงการก่อตัวของรังไหมป้องกันทำจากก๊าซ
“ มีอะไรใหม่ที่นี่คือเราคิดว่าเราได้พบกลไกใหม่ในการก่อตัวดาวฤกษ์มวลมหาศาลยักษ์เหล่านี้ซึ่งทำให้เรามีวิธีใหม่ในการทำความเข้าใจว่าหลุมดำขนาดใหญ่อาจก่อตัวขึ้นค่อนข้างเร็วได้อย่างไร” Begelman กล่าว
ดาวมวลยวดยวดช่วงต้นเหล่านี้น่าจะเติบโตเป็นขนาดใหญ่มากเท่าที่มวลดวงอาทิตย์ของเรามีอยู่หลายสิบล้านเท่าและจะมีอายุสั้นด้วยแกนกลางยุบตัวลงในเวลาเพียงไม่กี่ล้านปี
ความต้องการหลักในการก่อตัวดาวฤกษ์มวลมหาศาลนั้นก็คือการสะสมของสสารในอัตรามวลดวงอาทิตย์ประมาณหนึ่งดวงต่อปี เนื่องจากสสารที่มีจำนวนมหาศาลถูกดาวฤกษ์มวลมหาศาลส่งผ่านทำให้หลุมดำที่เกิดขึ้นในใจกลางของพวกมันอาจเริ่มใหญ่กว่าหลุมดำธรรมดามาก
Begelman กล่าวว่าดาวมวลมหาศาลที่เผาไหม้ด้วยไฮโดรเจนนั้นจะต้องมีความเสถียรจากการหมุนของตัวเองหรือพลังงานรูปแบบอื่น ๆ เช่นสนามแม่เหล็กหรือความปั่นป่วนเพื่ออำนวยความสะดวกในการเติบโตของหลุมดำที่ศูนย์ของพวกเขา
หลังจากหลุมดำเริ่มก่อตัวขึ้นกระบวนการก็เข้าสู่ระยะที่สองซึ่ง Begelman ได้ขนานนามขั้นตอน "quasistar" ในระยะนี้หลุมดำโตขึ้นอย่างรวดเร็วโดยการกลืนสสารจากซองก๊าซที่ป่องล้อมรอบพวกมันซึ่งในที่สุดก็ขยายตัวจนมีขนาดใหญ่เท่ากับระบบสุริยะของโลกและทำให้เย็นลงในเวลาเดียวกัน
เมื่อควาสตาร์เย็นตัวลงผ่านจุดหนึ่งรังสีก็เริ่มหนีออกมาในอัตราที่สูงจนทำให้ซองก๊าซสลายตัวและถูกทิ้งไว้ข้างหลังหลุมดำมากถึง 10,000 เท่าหรือมากกว่ามวลดวงอาทิตย์ของโลก ด้วยการที่หัวใหญ่เริ่มต้นจากหลุมดำธรรมดาพวกมันอาจกลายเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลมหาศาลหรือหลายพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ไม่ว่าจะด้วยการกลืนแก๊สจากกาแลคซีรอบ ๆ หรือรวมกับหลุมดำอื่น ๆ
Begelman กล่าวว่าหลุมดำขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากดาวฤกษ์มวลมหาศาลในช่วงต้นอาจมีผลกระทบอย่างมากต่อการวิวัฒนาการของจักรวาลรวมถึงการก่อตัวของกาแลคซีซึ่งอาจเป็นไปได้ในการสร้างควาซาร์ - ศูนย์กลางสว่างของกาแลคซีไกลโพ้น กว่าดวงอาทิตย์ของเรา
กระดาษของ Begelman จะตีพิมพ์ในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Society
ที่มา: EurekAlert
