มีหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีเกือบทุกแห่งในจักรวาล พวกเขาไปถึงที่นั่นได้อย่างไร ความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำมอนสเตอร์เหล่านี้กับกาแลกซี่ที่ล้อมรอบมันคืออะไร?
ทุกครั้งที่นักดาราศาสตร์มองไกลออกไปในจักรวาลพวกเขาค้นพบความลึกลับใหม่ ความลึกลับเหล่านี้ต้องใช้เครื่องมือและเทคนิคใหม่ทั้งหมดเพื่อให้เข้าใจ ความลึกลับเหล่านี้นำไปสู่ความลึกลับมากขึ้น สิ่งที่ฉันกำลังพูดคือมันเป็นความลึกลับที่เต่าตลอดทางลง
หนึ่งในสิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือการค้นพบควาซาร์เข้าใจสิ่งที่พวกเขาเป็นและการเปิดเผยความลึกลับที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นพวกเขามาจากไหน
เช่นเคยฉันจะก้าวไปข้างหน้าตัวเองก่อนอื่นให้กลับไปพูดคุยเกี่ยวกับการค้นพบควาซาร์
ย้อนกลับไปในปี 1950 นักดาราศาสตร์สแกนท้องฟ้าโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุและพบวัตถุแปลกประหลาดประเภทหนึ่งในจักรวาลที่ห่างไกล พวกมันสว่างมากและอยู่ไกลออกไปอย่างไม่น่าเชื่อ หลายร้อยล้านหรือแม้กระทั่งพันล้านปีแสง สิ่งแรกถูกค้นพบในสเปกตรัมคลื่นวิทยุ แต่เมื่อเวลาผ่านไปนักดาราศาสตร์พบว่าคลื่นความถี่ที่มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
นักดาราศาสตร์ฮงเยว่ชิวยวประกาศคำว่า "ควาซาร์" ซึ่งย่อมาจากวัตถุกึ่งตัวเอก พวกมันเหมือนดวงดาวที่ส่องแสงจากแหล่งกำเนิดจุดเดียว แต่พวกมันไม่ได้เป็นดาวอย่างเห็นได้ชัดเปล่งประกายด้วยรังสีมากกว่ากาแลคซีทั้งหมด
ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ทำให้งงงวยธรรมชาติของควาซาร์โดยเรียนรู้ว่าพวกเขาเป็นหลุมดำจริง ๆ ให้อาหารและระเบิดรังสีออกไปมองเห็นได้หลายพันล้านปีแสง
แต่พวกเขาไม่ได้เป็นหลุมดำมวลสูงซึ่งเป็นที่รู้กันว่ามาจากการตายของดาวยักษ์ เหล่านี้เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลของดวงอาทิตย์นับล้านหรือหลายพันล้านเท่า
ย้อนหลังไปถึงทศวรรษที่ 1970 นักดาราศาสตร์พิจารณาความเป็นไปได้ที่อาจมีหลุมดำมวลมหาศาลเหล่านี้ในใจกลางกาแลคซีอื่น ๆ หลายแห่งแม้กระทั่งทางช้างเผือก
ในปี 1974 นักดาราศาสตร์ค้นพบแหล่งวิทยุที่ใจกลางทางช้างเผือกเปล่งรังสี มันมีชื่อว่า Sagittarius A * โดยมีเครื่องหมายดอกจันที่หมายถึง“ น่าตื่นเต้น” และในมุมมอง“ อะตอมตื่นเต้น”
สิ่งนี้จะตรงกับการปล่อยของหลุมดำมวลมหาศาลที่ไม่ได้กินอาหารอย่างจริงจัง กาแลคซีของเราอาจเป็นควาซาร์ในอดีตหรือในอนาคต แต่ในตอนนี้หลุมดำส่วนใหญ่เงียบสงบนอกเหนือจากรังสีที่ลึกซึ้งนี้
นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องมีความแน่นอนดังนั้นพวกเขาจึงทำการสำรวจอย่างละเอียดเกี่ยวกับศูนย์กลางทางช้างเผือกในสเปกตรัมอินฟราเรดซึ่งทำให้พวกเขาสามารถมองผ่านก๊าซและฝุ่นที่บดบังแกนกลางในแสงที่มองเห็นได้
พวกเขาค้นพบกลุ่มดาวฤกษ์ที่โคจรรอบ Sagittarius A-star เช่นดาวหางที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ มีเพียงหลุมดำที่มีมวลดวงอาทิตย์นับล้านเท่าเท่านั้นที่สามารถเป็นสมอของแรงโน้มถ่วงในการชักดาวเหล่านี้รอบ ๆ ในวงโคจรที่แปลกประหลาด
จากการสำรวจเพิ่มเติมพบว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลาง Andromeda Galaxy อันที่จริงดูเหมือนว่าสัตว์ประหลาดเหล่านี้จะอยู่ในใจกลางของกาแลคซีเกือบทุกแห่งในจักรวาล
แต่พวกเขาก่อตัวอย่างไร พวกเขามาจากไหน กาแลคซีก่อตัวขึ้นก่อนแล้วและทำให้หลุมดำก่อตัวที่กึ่งกลางหรือก่อตัวเป็นหลุมดำและสร้างกาแลคซีรอบ ๆ พวกมันขึ้นมา?
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้จริง ๆ แล้วนี่ยังเป็นหนึ่งในปริศนาลึกลับที่ยังไม่ได้แก้ในดาราศาสตร์ ที่กล่าวว่านักดาราศาสตร์ได้ทำการวิจัยมากมายโดยใช้หอสังเกตการณ์ที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นใช้ทฤษฎีของพวกเขาออกมาและตอนนี้พวกเขากำลังรวบรวมหลักฐานเพื่อช่วยให้ไปถึงจุดสุดยอดของความลึกลับนี้
นักดาราศาสตร์ได้พัฒนาสองรุ่นสำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลมารวมกัน: จากบนลงล่างและล่างขึ้นบน
ในแบบจำลองจากบนลงล่างซุปเปอร์กาแล็กซี่ทั้งก้อนก่อตัวขึ้นในทันทีจากกลุ่มเมฆไฮโดรเจนยักษ์ใหญ่ที่เหลืออยู่จากบิกแบง คุณค่าของดวงดาวชั้นยอด
เมื่อเมฆมารวมตัวกันมันก็หมุนตัวขึ้นหมุนตัวเป็นวงกลมเล็ก ๆ และกาแล็กซี่แคระ สิ่งเหล่านี้อาจรวมกันในภายหลังเพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นที่เราเห็นในปัจจุบัน หลุมดำมวลมหาศาลน่าจะก่อตัวเป็นแกนกลางหนาแน่นของกาแลคซีเหล่านี้เมื่อพวกมันรวมตัวกัน
หากคุณต้องการที่จะปิดล้อมรอบนี้ลองนึกถึงสถานรับเลี้ยงเด็กดาวฤกษ์ที่ก่อตัวดวงอาทิตย์ของเราและดวงดาวอื่น ๆ ลองจินตนาการถึงก้อนก๊าซและฝุ่นก้อนเดียวที่ก่อตัวเป็นระบบดาวหลายดวงภายในนั้น เมื่อเวลาผ่านไปดวงดาวก็สุกใสและลอยห่างจากกันและกัน
นั่นคือจากบนลงล่าง หนึ่งในงานใหญ่ที่นำไปสู่โครงสร้างที่เราเห็นในปัจจุบัน
ในแบบจำลองจากล่างขึ้นไปกระเป๋าของก๊าซและฝุ่นรวมตัวกันเป็นมวลที่ใหญ่กว่าและใหญ่กว่าในที่สุดก็สร้างกาแลคซีแคระและแม้แต่กลุ่มและซุปเปอร์คลัสเตอร์ที่เราเห็นในปัจจุบัน หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีเติบโตขึ้นจากการชนและการรวมตัวระหว่างหลุมดำมากกว่ามหายุค
ในความเป็นจริงนี่เป็นความจริงที่นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวเคราะห์ในระบบสุริยะก่อตัวขึ้น โดยเศษฝุ่นที่ดึงดูดกันและกันให้กลายเป็นเมล็ดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นจนกระทั่งวัตถุที่มีขนาดเท่าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นนับล้านปี
ชิ้นส่วนเล็ก ๆ มารวมกัน
ไม่นานหลังจากบิกแบงจักรวาลทั้งหมดก็หนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ แต่มันก็ไม่ได้มีความหนาแน่นเท่ากันทุกที่ ความหนาแน่นของควอนตัมเล็ก ๆ ที่จุดเริ่มต้นวิวัฒนาการมานานนับพันล้านปีของการขยายตัวในกระจุกกาแลคซีที่เราเห็นในปัจจุบัน
ฉันต้องการหยุดและปล่อยให้สิ่งนี้จมลงในสมองของคุณสักครู่ มีความหนาแน่นแตกต่างกันเล็กน้อยในช่วงต้นจักรวาล และรูปแบบเหล่านี้กลายเป็นโครงสร้างหลายร้อยล้านปีแสงที่เราเห็นในวันนี้
ลองจินตนาการว่าทั้งสองกำลังเล่นกันเมื่อการขยายตัวของจักรวาลเกิดขึ้น ในอีกด้านหนึ่งคุณมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันของอนุภาคที่ดึงกันและกันเข้าด้วยกัน ในทางกลับกันคุณมีการขยายตัวของเอกภพแยกอนุภาคออกจากกัน ขนาดของกาแลคซีกระจุกดาวและซูเปอร์คลัสถูกตัดสินโดยจุดสมดุลของกองกำลังต่อต้านเหล่านั้น
หากชิ้นเล็ก ๆ มารวมกันคุณจะได้รับการก่อตัวจากล่างขึ้นบน หากชิ้นส่วนขนาดใหญ่มารวมกันคุณจะได้รับการสร้างจากบนลงล่างนั้น
เมื่อนักดาราศาสตร์มองดูเอกภพในสเกลที่ใหญ่ที่สุดพวกมันจะสังเกตเห็นกระจุกดาวและซูเปอร์คลัสเทอร์ไกลที่สุดเท่าที่จะเห็นได้ซึ่งรองรับแบบจำลองจากบนลงล่าง
ในทางกลับกันการสำรวจแสดงให้เห็นว่าดาวดวงแรกก่อตัวขึ้นเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบงซึ่งรองรับก้นจากด้านล่าง
ดังนั้นคำตอบคือทั้งคู่?
ไม่การสำรวจที่ทันสมัยที่สุดให้กระบวนการไปสู่ล่างขึ้นบน
กุญแจสำคัญคือแรงโน้มถ่วงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของแสงซึ่งหมายความว่าปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างอนุภาคที่แพร่กระจายออกจากกันจำเป็นต้องไล่ทันความเร็วของแสง
กล่าวอีกนัยหนึ่งคุณจะไม่ได้รับคุณค่าของวัสดุที่ยิ่งใหญ่มารวมกันเป็นเพียงเนื้อหาของดาว แต่ดาวดวงแรกเหล่านี้สร้างจากไฮโดรเจนและฮีเลียมบริสุทธิ์และสามารถเติบโตได้มากกว่าดาวฤกษ์ที่เรามีอยู่ทุกวันนี้ พวกเขาจะมีชีวิตอยู่อย่างรวดเร็วและตายในการระเบิดซูเปอร์โนวาสร้างหลุมดำขนาดใหญ่กว่าที่เราได้รับในวันนี้
protogalaxies แรกมารวมกันรวบรวมหลุมดำมอนสเตอร์ตัวแรกและดาวมวลสูงรอบตัวพวกมัน หลุมดำเหล่านี้รวมตัวกันหลาย ๆ ล้านล้านปีสะสมเป็นล้าน ๆ ดวงและมวลดวงอาทิตย์นับพันล้านเท่า นี่คือวิธีที่เราได้รับกาแลคซีสมัยใหม่ที่เราเห็นในวันนี้
มีข้อสังเกตล่าสุดที่สนับสนุนข้อสรุปนี้ เมื่อต้นปีนี้นักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีขนาดค่อนข้างเล็ก ในทางช้างเผือกของเราหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ที่ 4.1 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ แต่คิดเป็นเพียง 0.01% ของมวลกาแลคซีทั้งหมด
แต่นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยยูทาห์พบกาแลคซีขนาดกะทัดรัดสองแห่งที่มีหลุมดำ 4.4 ล้านและ 5.8 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ตามลำดับ ถึงกระนั้นหลุมดำก็คิดเป็น 13 และ 18 เปอร์เซ็นต์ของมวลกาแลคซีของพวกมัน
ความคิดก็คือกาแลคซีเหล่านี้เคยเป็นปกติ แต่ชนกับกาแลคซีแห่งอื่นก่อนหน้านี้ในประวัติศาสตร์ของจักรวาลถูกปลดออกจากดวงดาวของพวกเขา
พวกเขาเป็นเหยื่อของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงแรก ๆ รวมถึงหลักฐานการสังหารที่เกิดขึ้นในเอกภพยุคแรกเมื่อมีการรวมตัวกัน
เรามักจะพูดถึงความลึกลับที่ยังไม่แก้ในจักรวาล แต่นี่คือสิ่งที่นักดาราศาสตร์เริ่มไขปริศนา
ดูเหมือนว่าเป็นไปได้มากที่สุดว่าโครงสร้างของจักรวาลที่เราเห็นในทุกวันนี้ก่อตัวขึ้นจากเบื้องล่าง ดาวดวงแรกมารวมกันเป็น protogalaxies ซึ่งกำลังจะตายเป็นซุปเปอร์โนวาเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำดวงแรก โครงสร้างของจักรวาลที่เราเห็นในวันนี้เป็นผลสุดท้ายของการก่อตัวและการทำลายล้างหลายพันล้านปี ด้วยหลุมดำมวลมหาศาลที่มารวมตัวกันเมื่อเวลาผ่านไป
เมื่อกล้องโทรทรรศน์อย่างเจมส์เวบบ์ทำงานเราก็ควรจะเห็นชิ้นส่วนเหล่านี้มารวมกันที่ขอบสุดของเอกภพที่สังเกตได้
พอดคาสต์ (เสียง): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 11:06 - 3.8MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
พอดคาสต์ (วิดีโอ): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 11:06 - 143.0MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
