ใจกลางหลุมดำ อาจเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานมืด

ปริศนาเรื่องหลุมดำ (black hole) และพลังงานมืด (dark energy) จัดว่าเป็นเรื่องลึกลับที่แวดวงฟิสิกส์ดาราศาสตร์ยังคงต้องศึกษาค้นคว้าเพื่อไขความกระจ่างกันอีกมาก ล่าสุดมีผู้เสนอว่าสองสิ่งนี้อาจมีความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกัน โดยใจกลางหลุมดำอาจเป็นที่อยู่ของพลังงานมืด ซึ่งเป็นตัวการทำให้เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติจากสหรัฐฯ และหลายประเทศในยุโรป ตีพิมพ์บทความวิจัย 2 ชิ้น ลงในวารสาร The Astrophysical Journal และ The Astrophysical Journal Letters โดยดร. ดันแคน ฟาร์ราห์ หัวหน้าทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาวายของสหรัฐฯ ระบุว่า “พลังงานมืดถือกำเนิดขึ้นเมื่อสสารธรรมดาถูกบีบอัดอย่างยิ่งยวด ขณะดาวฤกษ์ยักษ์กำลังสิ้นอายุขัยและยุบตัวลงกลายเป็นหลุมดำ”

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบชัดว่า แท้จริงแล้วพลังงานมืดซึ่งเป็นองค์ประกอบหลัก 70% ของจักรวาลคืออะไรและมีอยู่ที่ไหนบ้าง แต่พวกเขาตั้งข้อสันนิษฐานว่าพลังงานลึกลับนี้มีอยู่จริง หลังพบหลักฐานยืนยันว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่ง

บรรดานักฟิสิกส์ดาราศาสตร์คาดการณ์ว่า มีพลังงานบางอย่างเป็นตัวการผลักดัน ทำให้เอกภพที่ควรจะขยายตัวช้าลงเรื่อย ๆ เพราะแรงโน้มถ่วง กลับขยายตัวเพิ่มขึ้นในอัตราที่รวดเร็วยิ่งกว่าเดิม ซึ่งนำไปสู่การเสนอแนวคิดเรื่องพลังงานมืดเป็นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1990

ดร. คริส เพียร์สัน สมาชิกทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการ Rutherford Appleton Laboratory ของสหราชอาณาจักร อธิบายถึงที่มาของแนวคิดใหม่เรื่องความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับพลังงานมืดว่า ทีมผู้วิจัยได้ศึกษาการเติบโตของหลุมดำจำนวนมาก โดยเปรียบเทียบระหว่างหลุมดำในกาแล็กซีอายุน้อยที่ยังมีการก่อกำเนิดดาวดวงใหม่อยู่เสมอ กับหลุมดำในกาแล็กซีเก่าแก่ที่ไม่มีดาวดวงใหม่ถือกำเนิดขึ้นมาอีกแล้ว

• แผนที่ใหม่ของสสารในจักรวาลชี้ มีแรงลึกลับที่เรายังไม่รู้จักซ่อนอยู่
• นักฟิสิกส์จำลองขอบหลุมดำขณะแผ่ “รังสีฮอว์คิง” ได้สำเร็จ
• พลังงานมืด คืออะไร กล้องโทรทรรศน์ที่แกะรอย 35 ล้านดาราจักรอาจช่วยให้คำตอบ

ผลปรากฏว่าหลุมดำในกาแล็กซีเก่าแก่มีอัตราการเติบโตมากกว่าที่ควรจะเป็น 7-20 เท่า ทั้งที่แทบไม่มีสสารหรือพลังงานจากสิ่งแวดล้อมภายนอกให้ดูดกลืนเข้าไปอีกแล้ว

“เราสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใหม่เพื่อใช้คำนวณวิเคราะห์ผลการศึกษาข้างต้น โดยตีความว่าการเติบโตในอัตราที่เกินคาดของหลุมดำนั้น มาจากพลังงานมืดที่ถูกกักเก็บซุกซ่อนอยู่ในใจกลางของหลุมดำนั่นเอง” ดร. เพียร์สันกล่าว

“ผลคำนวณพบว่าพลังงานลึกลับชนิดนี้สามารถจะอธิบายค่าการขยายตัวของเอกภพด้วยอัตราเร่งได้พอดี นับเป็นครั้งแรกที่แวดวงวิทยาศาสตร์พบหลักฐานจากการสังเกตอย่างชัดเจนเป็นรูปธรรมในประเด็นนี้”

หากแนวคิดของทีมผู้วิจัยผ่านการพิสูจน์ว่าถูกต้อง นั่นหมายความว่าปริศนาเรื่องพลังงานมืดที่ค้างคาใจนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มายาวนานจะได้รับการคลี่คลาย ทั้งยังจะช่วยไขปริศนาเรื่องภาวะเอกฐาน (singularity) ที่ใจกลางหลุมดำ ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นจุดที่กฎทางฟิสิกส์ทั้งหมดจะล้มเหลวใช้การไม่ได้ โดยทีมผู้วิจัยระบุว่าหากใจกลางหลุมดำเป็นพลังงานมืดเสียแล้ว ภาวะเอกฐานก็ไม่ใช่สิ่งที่จำเป็นจะต้องมีอยู่อีกต่อไป

อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอเรื่องใจกลางหลุมดำเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานมืดนั้นอาจมีความผิดพลาดได้ เนื่องมาจากความคลาดเคลื่อนของตัวเลขประมาณการอัตราก่อกำเนิดของดวงดาว ซึ่งเป็นพื้นฐานของการคำนวณที่นำไปสู่ข้อสรุปของแนวคิดใหม่นี้

ศาสตราจารย์ วิเตอร์ คาร์โดโซ นักฟิสิกส์จากสถาบันนีลส์บอร์ที่กรุงโคเปนเฮเกนของเดนมาร์ก แสดงความเห็นว่าแนวคิดใหม่เรื่องความสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับพลังงานมืดนั้น ออกจะเป็นการด่วนสรุปจนเกินไป เพราะยังไม่อาจอธิบายได้ว่าพลังงานมืดในหลุมดำผลักดันให้เอกภพขยายตัวได้อย่างไร ทั้งยังไม่สามารถตอบคำถามมากมายที่มาจากหลักฐานซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดนี้ได้

ข่าว บีบีซี ไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ประชาชาติธุรกิจ เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว