นักวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์ต่างพากันศึกษาและสำรวจอวกาศที่กว้างใหญ่ และหนึ่งสิ่งที่พวกเขาให้ความสนใจนั่นก็คือหลุมดำ (Black Holes) ซึ่งในการศึกษาการเติบโตของหลุมดำ อาจจะพบต้นกำเนิดที่ขับเคลื่อนการขยายตัวของเอกภพ
รูปที่ 1. ภาพจำลองหลุมดำ (อ้างอิง: Livescience)
นี่คือค้นพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่าหลุมดำอาจจะเป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานมืด (Dark Energy) ที่ขับเคลื่อนการขยายตัวของเอกภพ ตามการวิจัยที่เสนอวิธีแก้ปัญหาสำหรับ หนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลวิทยา เมื่อเปรียบเทียบหลุมดำมวลมหาศาลตลอดเก้าพันล้านปีของประวัติศาสตร์ของเอกภพ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบเงื่อนงำที่ว่าที่ซ่อนอยู่ ซึ่งอาจจะเป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังลึกลับที่คิดเป็น 68% ของจักรวาลที่รู้จัก และทำให้เกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็ว นักวิจัยเผยแพร่การค้นพบของพวกเขาในวารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (The Astrophysical Journal) วันที่ 2 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2023 และในจดหมายวารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (The Astrophysical Journal Letters) ในวันที่ 15 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2023
หากทฤษฎีนี้เป็นจริง สิ่งนี้จะปฏิวัติจักรวาลวิทยาทั้งหมด เพราะในที่สุดเราก็มีทางออกสำหรับต้นกำเนิดของพลังงานมืดที่สร้างความสับสนให้กับนักจักรวาลวิทยาและนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมากว่า 20 ปี ผู้เขียนร่วม คริส เพียร์สัน (Chris Pearson) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการรัทเทอร์ฟอร์ดแอปเปิลตัน (Rutherford Appleton Laboratory: RAL) ในสหราชอาณาจักรกล่าว
พลังงานมืดถูกเปิดเผยในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้น่าประหลาดใจเมื่อพิจารณาจากแรงดึงดูดที่กระทำด้วยตัวมันเอง คาดว่าจะค่อยๆบดขยี้จักรวาลอย่างช้าๆในเหตุการณ์ที่เรียกว่า บิ๊กครันช์ (Big Crunch) เพื่ออธิบายความคลาดเคลื่อน นักวิทยาศาสตร์เสนอว่าต้องมีบางสิ่งที่มีพลังมากพอที่จะต้านแรงโน้มถ่วง และกำลังผลักทุกสิ่งในเอกภพให้แยกออกจากกัน โดยพวกเขาตั้งชื่อสิ่งนั้นว่าพลังงานมืด แต่สำหรับพลังงานมืดที่จะย้อนกลับการล่มสลายของจักรวาล มันจะต้องมีอยู่ในปริมาณมหาศาลที่ประกอบกันเป็นส่วนใหญ่ของเอกภพ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีให้เห็น
รูปที่ 2. ภาพจำลองของหลุมดำ (อ้างอิง: Space)
ตอนนี้การศึกษาใหม่ดูเหมือนจะพบเงื่อนงำว่าปรากฏการณ์ที่ซ่อนอยู่ โดยนักวิจัยได้เปรียบเทียบมวลของหลุมดำที่ใจกลางของกาแล็กซีสองชุด กลุ่มหนึ่งที่มีอายุน้อยและห่างไกล มีแสงที่มาถึงเราเมื่อเก้าพันล้านปีก่อน ในขณะที่อีกกลุ่มที่อยู่ใกล้และอายุมากกว่านั้นอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่ล้านปีแสง นักดาราศาสตร์พบว่าหลุมดำขนาดยักษ์ทั่วทั้งเอกภพได้ขยายใหญ่ขึ้นกว่าที่เคยเป็น 7-20 เท่า ซึ่งเป็นการเติบโตอย่างมหึมาที่ไม่สามารถอธิบายได้ง่ายๆ โดยหลุมดำกลืนกินดาวฤกษ์หรือการชนกันและรวมเข้าด้วยกัน
ในทางกลับกัน นักวิจัยเสนอว่าหลุมดำกำลังเติบโตอย่างจำกัดพร้อมกับเอกภพ ที่เอาชนะแรงบดขยี้ดาวฤกษ์และแรงดึงดูดแสงที่แกนกลางของพวกมันด้วยพลังงานมืดประเภทสมมุติที่เรียกว่าพลังงานสุญญากาศ (Vacuum Energy) ซึ่งทำให้พวกมันขยายออกด้านนอก และทำให้พวกมันลากโครงสร้างทั้งหมดของจักรวาลออกไปด้วย
นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจจริงๆ เราเริ่มต้นจากการดูว่าหลุมดำเติบโตอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และอาจจะพบคำตอบของปัญหาที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งในจักรวาลวิทยา ผู้เขียนร่วม เดฟ เคลเมนท์ (Dave Clements) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากวิทยาลัยอิมพีเรียลลอนดอน (Imperial College London) กล่าว
หากพลังงานมืดขยายตัวแฝงตัวอยู่ภายในแกนของหลุมดำ มันจะไขปริศนาสองข้อที่ค้างคามายาวนานซึ่งต้องเผชิญกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งอธิบายว่าแรงโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อเอกภพในวงกว้างอย่างไร ประการแรก มันจะอธิบายว่าเอกภพไม่พังทลายลงได้อย่างไรเนื่องจากแรงดึงดูดขนาดใหญ่และมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง และประการที่สอง มันจะขจัดความสงสัยของซิงกูลาริตี้หรือสภาวะเอกฐาน (Singularities) เพื่ออธิบายการทำงานหัวใจของหลุมดำ
รูปที่ 3. ภาพจำพลังงานมืด (อ้างอิง: Livescience)
เรากำลังพูดสองสิ่งพร้อมกัน มีหลักฐานว่าการแก้ปัญหาหลุมดำไม่ได้ผลสำหรับในช่วงระยะเวลาที่ยาวนาน และเรามีแหล่งที่มาทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่เสนอเป็นครั้งแรกสำหรับพลังงานมืด ดันแคน ฟาร์ราห์ (Duncan Farrah) นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายกล่าว นั่นหมายความว่าไม่ใช่ว่าคนอื่นไม่ได้เสนอแหล่งที่มาของพลังงานมืด แต่นี่เป็นบทความเชิงสังเกตการณ์ฉบับแรก ที่เราไม่ได้เพิ่มสิ่งใหม่ๆเข้าไปในจักรวาลในฐานะแหล่งพลังงานมืด แต่หลุมดำในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์คือพลังงานมืด
เพื่อยืนยันทฤษฎีของพวกเขา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จะต้องแน่ใจว่าไม่มีสิ่งอื่นใดที่เอื้อต่อการเติบโตอย่างลึกลับของหลุมดำ โดยการสังเกตมวลของหลุมดำโดยละเอียดยิ่งขึ้นตลอดเวลา ขณะเดียวกันก็ต้องติดตามการเพิ่มขึ้นของมวลเหล่านี้ด้วยการขยายตัวของเอกภพอย่างใกล้ชิด
อ้างอิง: Livescience
