ในจักรวาลที่กว้างใหญ่นี้มีดวงดาวมากถึงหลายพันล้านล้านดวง ซึ่งในกลุ่มดวงดาวเหล่านั้นก็มีดวงดาวแปลกๆ อยู่มากมาย อาทิเช่น ดาวแฮต-พี-1 (HAT-P-1) ดาวก๊าซขนาดยักษ์ที่มีขนาดใหญ่ถึงครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัส แต่ดันมีน้ำหนักแค่ประมาณจุกก๊อกอันนึงเท่านั้น, หรือจะเป็นดาว 55 แคนครี อี (55 Cancri e) ดาวเคราะห์ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นคาร์บอนซึ่งสามารถกลายเป็นเพชรได้! เรียกได้ว่าใครได้ดาวดวงนี้ก็รวยเลยทีเดียว, หรือดาวประหลาดอย่างดาวกลีเซ 436 บี (Gliese 436 b) ดาวขนาดใหญ่ที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งที่ลุกไหม้เป็นไฟ! ฟังไม่ผิดหรอกค่ะ น้ำแข็งที่ลุกเป็นไฟ! เพราะดาวดวงนี้มีแรงดึงดูดมหาศาล ทำให้โมเลกุลของน้ำไม่สามารถระเหยออกไปได้ น้ำจึงถูกบีบอัดให้อยู่ในรูปของน้ำแข็งและไม่มีวันละลายแม้อยู่บนดาวที่มีอุณหภูมิสูงจนลุกไหม้นั่นเอง แค่ฟังดูก็รู้สึกว่ามีแต่ดาวแปลกๆ เต็มไปหมดแล้วใช่มั้ยคะ แต่นอกจากดวงดาวเหล่านี้ เรายังมีดวงดาวประหลาดที่มีหลุมดำอยู่ตรงแกนกลางอีกด้วย!
หลุมดำคือวัตถุที่หนาแน่นที่สุดอย่างหนึ่งในเอกภพ
เนื่องจากหลุมดำมีมวลในปริมาณมากแต่ถูกบีบอัดให้อยู่ในปริมาตรขนาดเล็ก หลุมดำจึงมีแรงโน้มถ่วงมหาศาลขนาดที่ความเร็วหลุดพ้นมีค่าเท่ากับความเร็วแสง ซึ่งเป็นความเร็วที่สูงที่สุดในเอกภพ นั่นหมายความว่าถ้าเราหลุดเข้าไปในหลุมดำ มีทางเดียวที่จะออกมาได้คือต้องหนีออกมาด้วยความเร็วที่มากกว่าแสงเท่านั้น
ซึ่งในความเป็นจริงแล้วมันเป็นไปไม่ได้เลย นอกจากจะมียานอวกาศสุดล้ำเหมือนในหนังไซไฟเท่านั้น นอกจากนี้หลุมดำยังไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า เนื่องจากหลุมดำสามารถดูดกลืนทุกอย่างรวมถึงแสงด้วย หรือก็คือถ้าหากเราฉายไฟฉายออกมาจากด้านในหลุมดำ คนภายนอกก็ไม่สามารถมองเห็นแสงที่เราฉายออกมาได้ เพราะอนุภาคของแสงไม่สามารถหลุดรอดออกมาจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำได้ แต่เราสามารถรู้ได้ว่าหลุมดำอยู่ตรงไหนผ่านการตรวจสอบด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ
ดังนั้นคำถามถัดมาคือ แล้วเจ้าหลุมดำนี้ไปอยู่ใจกลางดวงดาวได้ยังไง?
ดวงดาวที่มีหลุมดำไปผุดอยู่ตรงกลางนี้มีชื่อว่า ควอไซสตาร์ (Quasi-star) หรือ จะเรียกในอีกชื่อหนึ่งว่า “ดาวฤกษ์หลุมดำ” (Black hole star) โดยทั่วไปแล้วเรารู้จักมันในฐานะดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่เราค้นพบในเวลานี้ ซึ่งมันมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 1,000 เท่า และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 66.85 au หรือหนึ่งหมื่นล้านกิโลเมตร เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์แล้ว ดาวควอไซสตาร์นี้ก็มีรัศมีมากกว่าประมาณ 1,708 เท่าได้
โดยเหล่านักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่า เจ้าดาวฤกษ์ดวงยักษ์นี้อาจเป็นหลักฐานที่พิสูจน์เรื่องการมีอยู่ของ “ดาวฤกษ์มวลยิ่งยวด” (supermassive stars) ที่น่าจะเคยมีอยู่ในยุคเริ่มต้นของจักรวาล เนื่องจากองค์ประกอบของดาวดวงยักษ์นี้มีความแตกต่างจากดาวฤกษ์ที่มีอยู่ในยุคปัจจุบัน โดยดาวฤกษ์ทั่วๆ ไปจะถูกขับเคลื่อนด้วยปฏิกิริยาฟิวชัน (nuclear fusion) จากแกนกลางของดาวออกมาด้านนอก ในขณะที่ควอไซสตาร์นี้มีแหล่งพลังงานมาจากมวลสารด้านนอกก่อนหล่นลงสู่ใจกลางดาวอันเป็นที่อยู่ของหลุมดำนั่นเอง!
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่า ควอไซสตาร์มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม ก่อนจะถูกปนเปื้อนด้วยธาตุที่หนักกว่าในภายหลัง ซึ่งองค์ประกอบแบบนี้สามารถพบได้ในดาวยุคเริ่มต้นของประวัติศาสตร์จักรวาลเท่านั้น โดยเราจะเรียกดาวฤกษ์ประเภทนี้ว่า “ดาวฤกษ์ชนิดดารากร 3” (Population III stars) หรือก็คือดาวฤกษ์ประเภทที่มีความร้อนและมวลสูงมากๆ แต่องค์ประกอบธาตุส่วนใหญ่ภายในดาวดวงนั้นแทบจะไม่มีโลหะเลย
ส่วนต้นกำเนิดของควอไซสตาร์ก็มีอยู่หลายทฤษฎี
ทฤษฎีแรกบอกว่า ต้นกำเนิดของดาวควอไซสตาร์น่าจะมาจากการยุบตัวของแกนดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด” (Protostar) และเมื่อใจกลางของดาวยุบตัวลงกลายเป็นหลุมดำแล้ว มวลสารชั้นนอกของดาวที่ยังมีปริมาณมหาศาลอยู่ก็ถูกดูดซับเข้าไปในหลุมดำ และผลที่จะตามมาก็คือการระเบิดของพลังงานอย่างรุนแรงจากใจกลางของดาว คล้ายกับการเกิดซูเปอร์โนวาในปัจจุบัน
ส่วนทฤษฎีที่สองคาดว่า ควอไซสตาร์อาจเกิดจากสสารมืดทรงกลด (dark matter halos) ขนาดมหึมาที่ได้ดึงเอามวลแก๊สจำนวนมหาศาลมารวมกันผ่านแรงโน้มถ่วงในช่วงการก่อตัวของจักรวาล จนในที่สุดการรวมตัวนั้นก็กลายเป็นดาวฤกษ์มวลยวดยิ่งขึ้น ทำให้มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์รวมกันถึงพันเท่า
แต่การที่ควอไซสตาร์มีมวลมากมายมหาศาลเช่นนี้ได้ ก็ต้องแลกมากับการที่มันจะมีอายุขัยของดาวสั้นลงมากๆ โดยคาดว่ามันจะสามารถคงรูปร่างแบบนี้ต่อไปได้อีกแค่เพียง 7 ล้านปีเท่านั้น และระหว่างนั้นหลุมดำของมันก็จะโตขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งอาจมีมวลเพิ่มมากขึ้นถึง 1,000-10,000 เท่าของดวงอาทิตย์ แล้วหลังจากนี้มันอาจจะเกิดเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง (supermassive black holes) ต่อไปก็ได้
สรุปแล้วหลุมดำที่ใจกลาง ดวงดาวนี้อาจเกิดจากการยุบตัวของแกนดาวฤกษ์ หรือการรวมตัวของมวลสารรอบหลุมดำก็ได้ แล้วท่านผู้ชมทุกท่านล่ะคะเชื่อทฤษฎีไหนกันบ้าง หรือถ้าหากใครมีทฤษฎีใหม่ๆ ที่คิดขึ้นเองก็คอมเม้นต์มาพูดคุยกันได้นะคะ และก่อนจากกันวันนี้ ก็อย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ