นักวิทย์พบดาวหลุมดำ! ยืนยันโดยกล้องเจมส์เว็บบ์ จัดเป็นวัตถุประเภทใหม่อย่างเป็นทางการ

เมื่อไม่นานมานี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ได้ตรวจพบจุดแสงสีแดงจ้าประหลาดจุดหนึ่ง ซึ่งมีขนาดพอ ๆ กับระบบสุริยะของเราทั้งระบบ แต่ก็กลับปลดปล่อยพลังงานออกมามากอย่างมหาศาลเสียยิ่งกว่าดาวฤกษ์ทั่วไปถึง 1 แสนล้านเท่า ก่อนที่ต่อมาจะมีการศึกษาอย่างละเอียดภายหลัง จนค้นพบว่าสิ่งที่กล้องเจมส์เว็บบ์เห็นนั้น แท้จริงแล้วคือวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทใหม่ที่ไม่เคยมีใครค้นพบมาก่อน ซึ่งก็คือ 'ดาวหลุมดำ' (Black Hole Star) ที่อาจมีอยู่ทั่วจักรวาลในยุคแรกเริ่ม

เดิมทีนับตั้งแต่ที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ได้เดินทางไปประจำการนอกโลก ตัวกล้องก็มักถ่ายภาพติดจุดสีแดงขนาดเล็กนับร้อยอยู่เสมอในภาพถ่ายอวกาศห้วงลึกแบบไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งนำไปสู่การถกเถียงในหมู่นักดาราศาสตร์มากมายว่าจุดสีแดงที่เห็นนั้นคืออะไรกันแน่ ก่อนที่จะได้รับการยืนยันว่าสิ่งที่เห็นนั้นคือดาวหลุมดำตามที่เกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้วตามที่ได้กล่าวไปข้างต้น

เพื่อที่จะเข้าใจเรื่องนี้ เราต้องทราบก่อนว่ากล้องเว็บบ์มองย้อนกลับไปอดีตของจักรวาลได้ก็เพราะว่าคุณสมบัติของแสงที่เดินทางด้วยความเร็วจำกัด แสงจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไปหลายพันล้านปีแสงจึงใช้เวลาหลายพันล้านปีกว่าจะเดินทางมาถึงตาเรา เปรียบเสมือนจดหมายเก่าที่เพิ่งเดินทางมาถึงหลังผู้ส่งเขียนไว้นานแล้ว เนื้อความในจดหมายจึงสะท้อนความคิดของผู้เขียนเมื่อวันวาน ไม่ใช่ในปัจจุบัน

ยิ่งไปกว่านั้น จักรวาลของเรากำลังขยายตัวอยู่ตลอดเวลา คลื่นแสงจากวัตถุยุคแรกเริ่มจึงถูกยืดออกจากช่วงคลื่นที่ตามองเห็นไปเป็นช่วงคลื่นอินฟราเรดที่ตามองไม่เห็น กล้องเว็บบ์จึงได้รับการออกแบบมาให้มีความสามารถในการรับรู้ช่วงคลื่นแสงอินฟราเรดโดยเฉพาะ เพื่อจับแสงโบราณที่ยืดตัวออกจนตาเปล่าหรือกล้องรุ่นก่อนอย่างฮับเบิลมองแทบไม่เห็น ซึ่งสามารถวัดอายุของดาวหลุมดำได้ที่ประมาณ 13,140 ปีที่แล้ว หรือก็คือดาวหลุมดำนี้ได้เกิดขึ้นมาในจักรวาลหลังจากปรากฏการณ์บิกแบงประมาณ 660 ล้านปี

ในช่วงแรกทีมนักดาราศาสตร์นำโดย โรฮัน ไนดู (Rohan Naidu) จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือ MIT (Massachusetts Institute of Technology) ไม่ได้ตั้งใจตามหาดาวหลุมดำตั้งแต่แรก แต่พวกเขากำลังไล่สำรวจกาแล็กซียุคโบราณต่างหากว่ากาแล็กซีต่าง ๆ มีกระบวนการวิวัฒนาการอย่างไรกันแน่ ทว่าระหว่างที่พวกเขาไล่ดูไฟล์ภาพจากกล้องเจมส์เว็บบ์ ทีมวิจัยก็ไปสะดุดตากับจุดแสงจุดหนึ่งที่มีสีแดงสดผิดปกติ เพราะตามหลักแล้ววัตถุที่แดงจัดมักจะถูกฝุ่นในอวกาศบดบัง คล้ายกับควันไฟป่าที่ลอยมาบังท้องฟ้าจนดวงอาทิตย์ดูสีแดงกว่าปกติ แต่เมื่อทีมวิจัยตรวจสอบสเปกตรัมแสงของวัตถุนี้อย่างละเอียด ก็กลับสิ่งที่พวกเขาค้นพบนั้นไม่มีคุณลักษณะไหนตรงกับฝุ่นอวกาศที่เราเข้าใจเลย

โดยความแปลกประหลาดที่นักดาราศาสตร์เจอนั้นก็คือ Balmer Break ซึ่งเป็นจุดที่แสงหายวับไปทันทีเมื่อความยาวคลื่นลดต่ำกว่าค่าหนึ่ง ซึ่งปกติแล้วปรากฏการณ์แบบนี้มักเกิดจากแก๊สหนาแน่นในชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ที่มีอายุหลายร้อยล้านปีที่ดูดกลืนแสงบางช่วงคลื่นไว้ไม่ให้ปล่อยออกมาถึงกล้องโทรทรรศน์ของเรา ทว่าการดูดกลืนแสงที่นักดาราศาสตร์เห็นจากจุดแดงนี้ไม่เหมือนดาวฤกษ์ดวงไหนที่เคยบันทึกได้มาก่อน จนต้องตัดความเป็นไปได้ที่จะเป็นดาวฤกษ์ธรรมดาออกไปอย่างสิ้นเชิง

ทีมวิจัยจึงทดลองจำลองสถานการณ์ในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เพื่อที่จะศึกษาว่าธาตุไฮโดรเจนล้วน ๆ ที่เกาะกลุ่มกันในอวกาศ โดยไม่มีฝุ่นเลยมาบังจะสร้างสีแดงสดแบบที่สังเกตเห็นได้หรือไม่ และผลก็ปรากฏออกมาว่าทำได้จริง หากกลุ่มแก๊สไฮโดรเจนนั้นหนาแน่นมากเสียจนมีลักษณะคล้ายพื้นผิวของดาวฤกษ์ยักษ์มากกว่าเมฆแก๊สบาง ๆ ทั่วไป แบบจำลองนี้อธิบายปรากฏการณ์ Balmer Break ได้อย่างลงตัว ทว่าก็ยังอธิบายความสว่างมหาศาลของวัตถุไม่ได้ เพราะปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของดาวฤกษ์ทุกดวงที่เรารู้จัก ไม่มีทางผลิตพลังงานได้มากขนาดนี้ นอกเสียจากว่าแหล่งพลังงานที่ว่านั้นจะมาจาก ‘หลุมดำ’ ที่มักพ่นมวลสารออกมาให้เราเห็นได้ทั่วไปในจักรวาล

ทีมวิจัยจึงทดลองใส่หลุมดำที่กำลังดูดกลืนมวลสารเข้าไปในแบบจำลองดู แล้วปรับค่ามวลไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งความสว่างที่คำนวณได้ตรงกับสิ่งที่กล้องเจมส์เว็บบ์สังเกตเห็นจริง ซึ่งผลลัพธ์ทั้งหมดแสดงให้เห็นว่าหลุมดำที่มีมวลราว 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์ และห่อหุ้มด้วยกลุ่มแก๊สไฮโดรเจนหนาแน่นที่แผ่กว้างขนาดพอ ๆ กับระบบสุริยะของเรา สามารถอธิบายการมีอยู่ของจุดสีแดงปริศนานี้ได้อย่างดีเยี่ยม แต่ตัวเลขมวลนี้ก็ยังไม่นิ่ง เพราะแบบจำลองอื่นที่ใช้สมมติฐานต่างออกไปก็คำนวณให้เห็นว่าหลุมดำอาจมีมวลได้สูงถึงหลักหลายร้อยล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งนักดาราศาสตร์ก็ยังต้องศึกษาต่อไปว่าตัวเลขไหนใกล้เคียงความจริงที่สุดกันแน่

อย่างไรก็ตามเมื่อเราตัดภาพมาที่สิ่งที่กล้องเจมส์เว็บบ์เห็น ตัวกล้องก็กลับไม่สามารถแยกรายละเอียดพื้นผิวได้เลยว่าจุดสีแดงคืออะไรกันแน่ หากดูเผิน ๆ ก็อาจเหมือนกับดาวฤกษ์ธรรมดาทั่วไป ซึ่งใครจะไปคิดว่ามันจะเป็นหลุมดำที่รายล้อมด้วยแก๊สไฮโดรเจนหนาทึบจริง ๆ จนเรืองแสงออกมาเหมือนกับดาวฤกษ์

โดยนักดาราศาสตร์คิดว่าในปัจจุบันจักรวาลของเราไม่มีดาวหลุมดำอีกต่อไปแล้ว เพราะว่าผ้าห่มแก๊สหนา ๆ ที่รายล้อมหลุมดำจะค่อย ๆ สลายตัวจนเผยให้เห็นหลุมดำเปลือยเปล่าอยู่ตรงกลาง ซึ่งจะเริ่มพ่นรังสีเอกซเรย์จากการกลืนกินมวลสารอย่างรุนแรง กลายเป็นวัตถุที่เรียกว่าเควซาร์ (Quasar) ที่สว่างเจิดจ้ามาจนถึงปัจจุบัน หรือไม่หลุมดำก็จะเคลื่อนที่เข้าไปรวมตัวกับกาแล็กซีข้างเคียงอื่น ๆ จนฝุ่นแก๊สรอบหลุมดำสลายไปจนหมด ทิ้งหลุมดำให้อยู่อย่างโดดเดี่ยว มืดมิด ไม่มีใครเห็นอีกต่อไป ซึ่งคาดว่าจุดแดงประหลาดที่ทางทีม MIT จะใช้เวลาอีกราว 100 ล้านปีจากนี้กว่าที่เราจะสังเกตดาวหลุมดำจากโลกไม่ได้อีกต่อไป

ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์เคยเสนอคำอธิบายอื่นสำหรับจุดแดงจิ๋วไว้หลายทาง บ้างว่าเป็นกาแล็กซีดวงเล็กที่กำลังก่อดาวฤกษ์อย่างหนาแน่นจนเต็มไปด้วยฝุ่น บ้างว่าเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ถูกฝุ่นหนาบดบัง บ้างว่าเป็นกลุ่มดาวฤกษ์อัดแน่นที่ซ้อนทับกันจนดูเหมือนวัตถุเดียว ทว่าการค้นพบดาวหลุมดำแห่งนี้ ที่นักดาราศาสตร์เรียกด้วยรหัสว่า MoM-BH*-1 ก็ไม่ได้พิสูจน์ว่าจุดแดงจิ๋วทุกจุดที่กล้องเจมส์เว็บบ์ค้นพบเป็นดาวหลุมดำเหมือนกันหมด แต่ก็ถือว่าเป็นหลักฐานที่หนักแน่นที่สุดเท่าที่เคยมีมาว่าอย่างน้อยบางส่วนก็น่าจะเป็นดาวหลุมดำจริง ๆ

โดยการค้นพบนี้อาจจะสำคัญต่อมนุษยชาติมากกว่าที่เราคิด เพราะหลุมดำมวลยิ่งยวดที่อาศัยอยู่ใจกลางกาแล็กซีทุกแห่งหนรวมถึงกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเอง อาจเคยผ่านช่วงเวลาแบบนี้มาก่อนแล้วทั้งสิ้น การเข้าใจดาวหลุมดำจึงอาจเป็นการเข้าใจจุดเริ่มต้นของหลุมดำมวลยิ่งยวดทุกแห่งในจักรวาล รวมถึงหลุมดำที่นั่งอยู่ใจกลางกาแล็กซีบ้านเกิดของเราเองด้วย

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 12 สิงหาคม 2026 ในวารสาร Nature

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : nature, wikipedia, space, scinews, spacedaily

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech