ขณะนี้นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซีทุกแห่งในจักรวาล ซึ่งแตกต่างจากหลุมดำมวลดาวฤกษ์รุ่นมวลมหาศาลอาจก่อตัวแตกต่างกันออกไปจากก้อนเมฆก๊าซโดยตรงไปยังหลุมดำซึ่งจะข้ามเวทีดาวทั้งหมด
ตั้งแต่การค้นพบนักดาราศาสตร์ยังไม่ทราบว่าหลุมดำมวลมหาศาลกำลังเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่มีอยู่ในกาแลคซีส่วนใหญ่ ในความเป็นจริงการสำรวจควาซาร์แสดงให้เห็นว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ในเอกภพยุคแรก ควาซาร์เป็นวัตถุที่สว่างที่สุดในเอกภพซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีของหลุมดำมวลมหาศาล
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือสัตว์ประหลาดเหล่านี้มีจุดเริ่มต้นที่ต่ำต้อยเริ่มต้นจากการเป็นดาวขนาดใหญ่ไปยังซูเปอร์โนวาแล้วกลายเป็นหลุมดำ มันเป็นกระบวนการที่นักดาราศาสตร์เข้าใจค่อนข้างดี ปัญหาของทฤษฏีนี้คือหลุมดำมวลมหาศาลช่วงต้นเหล่านี้จะต้องเติบโตอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ต้นโดยมีอัตราการทำนายสูงสุดโดยฟิสิกส์ และอย่างที่เราเห็นในทุกวันนี้กาแลคซีต้องผ่านระยะที่ว่องไวและนิ่งขึ้นอยู่กับว่าหลุมดำของพวกมันกินวัสดุอยู่
แต่ความเป็นไปได้ที่สองคือหลุมดำเหล่านี้ก่อตัวขึ้นโดยตรงดึงวัสดุจำนวนมากเข้าด้วยกันจนข้ามขั้นตอนที่เป็นตัวเอกทั้งหมด
Dr. Mitchell C. Begelman ศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์เพิ่งตีพิมพ์บทความเรื่อง หลุมดำมวลมหาศาลก่อตัวจากการยุบตัวโดยตรงหรือไม่? บทความนี้สรุปทฤษฎีทางเลือกของการก่อตัวหลุมดำในเอกภพยุคแรก
หลังจากบิ๊กแบงจักรวาลเย็นตัวลงมากพอสำหรับดาวดวงแรกที่จะก่อตัวจากไฮโดรเจนและฮีเลียมดั้งเดิม นี่เป็นวัสดุบริสุทธิ์ที่ไม่มีมลภาวะจากดาวฤกษ์รุ่นก่อน ๆ นักดาราศาสตร์ได้คำนวณว่าดาวดวงแรกเหล่านี้ที่ชื่อว่า Population III จะมีอัตราสูงสุดที่พวกเขาสามารถรวบรวมวัตถุเข้าด้วยกันเพื่อก่อตัวเป็นดาวฤกษ์
แต่เกิดอะไรขึ้นถ้ามีแก๊สเยอะกว่านี้? วิธีที่เกินขอบเขตที่อาจก่อตัวดาวฤกษ์
ดาวฤกษ์ปกติจะมีวัสดุค่อนข้างช้าก่อให้เกิดมวลส่วนกลาง เมื่อมีมวลมากพอดาวฤกษ์จะติดไฟและสิ่งนี้จะสร้างและดันออกไปด้านนอกซึ่งจะหยุดการเคลื่อนที่ของวัสดุเพิ่มเติมจากการอัดแน่นเกินไป
แต่ดร. เบเกิลแมนคำนวณว่าหากอัตราการไหลของมวลเกินกว่าเพียงไม่กี่สิบเท่าของมวลดวงอาทิตย์ต่อปีแกนกลางดวงดาวก็จะถูกมัดให้แน่นจนการปล่อยพลังงานของการหลอมรวมของนิวเคลียร์จะไม่เพียงพอที่จะหยุดแกนต่อไป สัญญา. คุณจะไม่มีดาวเลยคุณจะเปลี่ยนจากก้อนเมฆไฮโดรเจนไปเป็นมวลกลางที่มีพันธะอย่างแน่นหนา แล้วหลุมดำ
คำถามคือจะเป็นไปได้ไหมที่จะมีการรวมวัตถุเข้าด้วยกันอย่างรวดเร็ว? มันสามารถทำได้หากมีบางสิ่งที่กำลังผลัก…เหมือนสสารมืด ตามที่ดร. Begelman อาจมีหลายสถานการณ์ที่แรงภายนอกเช่นแรงโน้มถ่วงจากสสารมืดขนาดใหญ่ซึ่งสามารถทำงานเพื่อบังคับให้ก๊าซเข้าสู่พื้นที่ส่วนกลาง อันที่จริงมีการคำนวณวัสดุที่ตกลงไปในหลุมดำอย่างรวดเร็วเพราะนั่นเป็นอัตราที่ใช้ในการจ่ายพลังงานควอซาร์ แต่คำถามคือจะใช้ได้ไหมถ้าหลุมดำไม่อยู่ที่นั่นหรือเล็กมาก
เมื่อมีมวลของก๊าซสุริยะสะสมน้อยแกนกลางจะเริ่มหดตัวภายใต้การดึงของมวลที่เพิ่มขึ้น วัตถุนั้นผ่านช่วงระยะเวลาสั้น ๆ ของการหลอมนิวเคลียร์เมื่อถึง 100 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แต่มันผ่านขั้นตอนนี้อย่างรวดเร็วจนไม่สามารถขยายได้อีก
ในที่สุดวัตถุก็มาถึงมวลดวงอาทิตย์หลายพันดวงและอุณหภูมิของมันก็สูงขึ้นถึงหลายร้อยล้านองศา เมื่อมาถึงจุดนี้ในที่สุดแรงโน้มถ่วงก็เข้าถล่มแกนกลางและเปลี่ยนวัตถุให้เป็นหลุมดำมวล 10-20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ซึ่งจะเริ่มใช้มวลทั้งหมดรอบ ๆ ตัวมัน
จากจุดนี้ไปหลุมดำสามารถดึงวัสดุเพิ่มเติมได้อย่างมีประสิทธิภาพเติบโตในระดับสูงสุดที่คาดการณ์ไว้โดยฟิสิกส์ในที่สุดก็รวบรวมมวลของดวงอาทิตย์หลายล้านเท่า หากตกหล่นมากเกินไปหลุมดำมวลมหาศาลของทารกอาจทำตัวเหมือนมินิควาซาร์ - ดร. เบเกิลแมนได้ขนานนาม“ quasistar” นี้ - เปล่งประกายด้วยรังสีเนื่องจากวัสดุที่ถูกสำรองไว้ในบริเวณรอบ ๆ หลุมดำ
และมีข่าวดี: ควาสตาร์เหล่านี้อาจตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลัง อย่างไรก็ตามพวกเขาจะมีอายุสั้นมากเพียง 100,000 ปีเท่านั้น พวกมันอาจตรวจจับได้เล็กน้อยโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์
แหล่งต้นฉบับ: กระดาษ Arxiv
