เราจำเป็นต้องพูดถึงยุคมืด ไม่เลยเหล่านั้น ยุคมืดหลังจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันตะวันตก และเราจำเป็นต้องพูดคุยเกี่ยวกับรุ่งอรุณของจักรวาล: การกำเนิดของดาวดวงแรกเหล่านั้นยุคที่สับสนวุ่นวายที่เปลี่ยนโฉมหน้าจักรวาลในรูปแบบที่ทันสมัยอย่างสมบูรณ์
ดาวดวงแรกเหล่านั้นอาจแตกต่างจากที่เราเห็นในจักรวาลปัจจุบันโดยสิ้นเชิง และถ้าเราโชคดีเราอาจจะได้เห็นพวกเขาเป็นครั้งแรก
ก่อนอื่นเราต้องตั้งค่าความลึกลับเล็กน้อย
เราทุกคนรู้แล้วว่าหลุมดำมาเป็นอย่างไร ดาวยักษ์ดวงหนึ่งซึ่งอยู่ทางเหนือของมวลดวงอาทิตย์ของเราถึงแปดเท่ามีชีวิตที่สั้น แต่คาดการณ์ได้หลอมละลายไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม จากนั้นไฮโดรเจนจะหมดและเริ่มหลอมรวมฮีเลียม จากนั้นมันก็จะหมดไปจากฮีเลียมและเริ่มเผาสิ่งที่หนักกว่าทำให้มันขึ้นตารางธาตุจนกระทั่งมันกระทบเหล็ก การหลอมเหล็กจะดูดพลังงานแทนที่จะปล่อยพลังงานออกมาและดังนั้นจึงไม่มีอะไรสามารถหยุดยั้งการล่มสลายของแรงดึงดูดของดาว ทุกอย่างถูกบีบให้เป็นปริมาตรเล็กน้อยและตอนนี้คุณมีหลุมดำ
เมื่อเวลาผ่านไปหลุมดำสามารถพบและกินหลุมดำอื่น ๆ หรือเพียงแค่ดูดซับบนวัสดุระหว่างดวงดาวโดยรอบซึ่งจะเพิ่มความเหนียวแน่นตลอดเวลา ให้เวลาและอาหารมากพอหลุมดำสามารถพองตัวกลายเป็นยักษ์ได้ - ยักษ์มหึมา สิ่งมีชีวิตเหล่านี้แฝงตัวอยู่ในใจกลางกาแลคซีและสามารถชั่งน้ำหนักได้อย่างง่ายดายด้วยมวลดวงอาทิตย์ของเรามากกว่าล้านเท่า
วัสดุใหม่ยังคงตกอยู่ - เพียงเพราะหลุมดำขนาดมหึมาไม่ได้แปลว่าความหิวโหยของมันถูกจัดไว้ - และเมื่อก๊าซตกลงไปในกระเพาะปลาที่อ้าปากค้างของหลุมดำมันจะบีบอัดและทำให้ร้อนขึ้นสว่างกว่ามูลค่าของกาแลคซี ดาว วัตถุนี้มีชื่อเรียกหลายชื่อเช่น quasar, blazar, galactic nucleus แต่พวกมันหมายถึงสิ่งเดียวกันนั่นคือหลุมดำขนาดยักษ์นั้นการให้อาหาร.
นั่นคือทั้งหมดที่ดีและดีและน่ากลัวเล็กน้อย แต่นี่เป็นปัญหา เราเห็นควาซาร์ในจักรวาลที่ห่างไกลมากซึ่งหมายความว่าเราเห็นควาซาร์ในจักรวาลหนุ่มสาว เอกภพเมื่อมันยังไม่ถึงพันล้านปี (ใช่มันยังเด็กสำหรับจักรวาล) และกระบวนการที่ฉันอธิบายไว้ข้างต้น (การก่อตัวดาวฤกษ์ใหญ่ปล่อยให้พวกมันมีชีวิตอยู่และตายสร้างหลุมดำปล่อยให้มันกินตามสัดส่วนที่ใหญ่โต) ใช้เวลานานกว่าหนึ่งพันล้านปี
จักรวาลของเราสร้างหลุมดำขนาดใหญ่ได้อย่างไร
หากเส้นทางดาวฤกษ์ -> หลุมดำ -> ควาซาร์ไม่ได้ทำงานในเอกภพยุคแรกมันถึงเวลาที่ต้องพิจารณาทางเลือกอื่น ทางลัด เส้นทางที่เร็วกว่าเพื่อสร้างหลุมดำขนาดใหญ่ที่ความต้องการด้านการสังเกตของเรามีอยู่ และวิธีที่เร็วที่สุดในการสร้างหลุมดำมวลยวดยิ่งก็คือเริ่มต้นด้วยดาวฤกษ์มวลมหาศาล
ยวดยิ่งอย่างไร? มีมวลสุริยะประมาณ 100,000 เท่ามันใหญ่พอสำหรับคุณ
ดาวแบบนั้นไม่ได้มีอยู่ในเอกภพในปัจจุบัน ถ้าคุณลองยัดทุกอย่างนั้นสิ่ง เป็นปริมาตรที่เล็กพอที่จะทำให้มันกลายเป็นดาวปฏิกิริยาและความเสถียรจะแยกส่วนออกมาเหมือนแป้งคุ้กกี้ที่ร่วนอยู่ในมือของคุณก่อตัวดาวฤกษ์ปกติจำนวนมากแทนที่จะเป็นมอนสเตอร์ตัวเดียว นี่คือเหตุผลที่เราคิดว่าดาวในกว่า 100 เท่าของมวลดวงอาทิตย์เป็นไปได้ แต่หาได้ยากในปัจจุบัน
แต่ยุคของ Cosmic Dawn นั้นต่างออกไป สำหรับหนึ่งนั้นยังไม่มีองค์ประกอบที่หนักหน่วง - เตาหลอมนิวเคลียร์ยังไม่ได้ปฏิบัติการมานานพอที่จะทำให้เกิดมลพิษทางน้ำระหว่างดวงดาว การแผ่รังสีจากองค์ประกอบพิเศษเหล่านี้เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการทำให้เมฆก๊าซเย็นลงและทำให้การแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ประการที่สองคอสมอสวัยเยาว์ถูกน้ำท่วมด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงจากการกำเนิดอย่างรวดเร็วของดาวขนาดเล็กดวงอื่น การแผ่รังสีนี้แตกสลายโมเลกุลของไฮโดรเจนซึ่งเป็นเส้นทางสำคัญอีกทางหนึ่งสำหรับระบายความร้อนและแยกส่วนของเมฆก๊าซยักษ์
ดังนั้นในขณะที่หายากอีกครั้งเงื่อนไขอาจจะอยู่ในช่วงปลายยุคมืดของจักรวาลเพื่อก่อตัวดาวยักษ์และแม้กระทั่งดาวฤกษ์ยิ่งใหญ่: วัสดุที่เพียงพอสามารถไหลเข้าไปในปริมาณที่พอเพียงโดยไม่แยกออกจากกันทำให้เกิดดาวขนาดใหญ่
ดาวยักษ์เหล่านี้จะทำให้ชีวิตสั้นและทรุดตัวลงโดยตรงเพื่อก่อให้เกิดหลุมดำขนาดใหญ่ทางลัดเส้นทางปกติสู่การทำควาซาร์
มันฟังดูเป็นความคิดที่ดี แต่ในทางวิทยาศาสตร์ความคิดที่ดีต้องเผชิญหน้ากับหลักฐานก่อนที่เราจะเริ่มเชื่อในมัน ในกรณีนี้มันจะค่อนข้างสะดวกที่จะถ่ายรูปหนึ่งในดาวมหึมาเหล่านี้ ก่อน พวกเขากลายเป็นหลุมดำและกลายเป็นควาซาร์
แม้ว่าจะเป็นเรื่องที่ลำบากเพราะอายุเมื่อดาวเหล่านี้มีชีวิตและตายอยู่ไกลจากเรา และดาวเหล่านั้นในขณะที่ยังคงมีขนาดยักษ์ตามมาตรฐานของดาวฤกษ์มีขนาดเล็กมากทำให้พวกมันยากที่จะมองเห็นในระยะทางไกลสุดขั้วเหล่านี้
แต่สักครั้งเราอาจได้รับโชคดี การจำลองล่าสุดของดาวประหลาดเหล่านี้เผยว่าพวกมันเย็นอย่างน่าประหลาดใจโดยมีอุณหภูมิพื้นผิวอยู่ระหว่าง 6,000-8,000 เคลวินทำให้พื้นผิวของมันเปล่งแสงสีแดงเข้ม และเนื่องจากกลุ่มของพวกมันน่าทึ่งพวกมันจึงสว่างไสวไปด้วยแสงที่ความเข้มของดวงอาทิตย์หมื่นล้านดวง การรวมกันของความสว่างที่แท้จริงและสีแดงเข้มนั้นหมายความว่าพวกมันสามารถมองเห็นได้ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดสำหรับภารกิจที่จะเกิดขึ้น
ภารกิจเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เครื่องมือที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อออกล่าดวงดาวดวงแรก ถ้ามีดาวมหาอำนาจอยู่ในยุคที่หายไปนานและหากพวกเขาบางคนโชคดีพอที่จะอยู่รอดในยุคที่พี่น้องของพวกเขาเริ่มเปลี่ยนเป็นหลุมดำมอนสเตอร์ทำให้พวกเขามองใกล้ยิ่งขึ้นมีโอกาสที่เราจะได้โดยตรง ถ่ายรูปของพวกเขา
ช่างเป็นภาพที่น่ามอง
อ่านเพิ่มเติม:“ ในการตรวจจับดาวฤกษ์ดั่งดาวฤกษ์มวลมหาศาล”
