คุณรู้อะไรเกี่ยวกับสสารมืด? จากการศึกษาใหม่ สสารมืด ซึ่งเป็นสสารลึกลับที่มีแรงดึงโน้มถ่วงแต่ไม่ปล่อยรังสี จริงๆ แล้วอาจประกอบด้วยกระจุกโบราณขนาดใหญ่ หลุมดำเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นของจักรวาล
ข้อสรุปนี้มีพื้นฐานมาจากการวิเคราะห์คลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการชนกันที่ห่างไกลสองครั้งระหว่างหลุมดำกับดาวนิวตรอน
คลื่นที่มีชื่อว่า GW190425 และ GW190814 ตรวจพบในปี 2019 โดย Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ในกรุงวอชิงตันและลุยเซียนา และ Virgo Interferometer ใกล้เมืองปิซา ประเทศอิตาลี การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าเกิดจากการชนกันระหว่างหลุมดำ 1,7 ถึง 2,6 เท่ามวลดวงอาทิตย์ของเราและดาวนิวตรอนที่เล็กกว่ามากหรือหลุมดำที่ใหญ่กว่ามาก แต่นั่นจะทำให้หนึ่งในวัตถุที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เรียกว่า หลุมดำมวลดวงอาทิตย์ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเกี่ยวกับมวลของดวงอาทิตย์ หลุมดำมวลดวงอาทิตย์ค่อนข้างลึกลับเพราะไม่ได้คาดหวังจากฟิสิกส์ดาราศาสตร์แบบดั้งเดิม ซึ่งการระเบิดของดาวหรือมหานวดาราทำให้ดาวขนาดใหญ่กว่ากลายเป็นหลุมดำ
ที่น่าสนใจเช่นกัน:
- แสงโพลาไรซ์เผยความลับของสนามแม่เหล็กของหลุมดำ
- นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังเคลื่อนที่อยู่
หลุมดำมวลสุริยะเหล่านี้อาจเป็นหลุมดำ "ดั้งเดิม" ที่สร้างขึ้นในบิกแบง หรือพวกมันอาจก่อตัวขึ้นในภายหลัง เมื่อดาวนิวตรอนถูกแปลงเป็นหลุมดำ ไม่ว่าหลังจากหลุมดำยุคแรกเริ่มถูกดูดกลืน หรือหลังจากดูดกลืนสสารมืดบางประเภทที่สมมุติขึ้น
หลุมดำเริ่มต้น
หลุมดำดึกดำบรรพ์ หากมีอยู่ อาจถูกสร้างขึ้นในปริมาณมหาศาลในวินาทีแรกของบิกแบงเมื่อประมาณ 13,77 พันล้านปีก่อน พวกมันจะมีทุกขนาด ขนาดเล็กที่สุดจะเป็นจุลทรรศน์ และขนาดใหญ่ที่สุดจะมีมวลเป็นหมื่นเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา
นักวิจัยต้องการดูว่าพวกเขาสามารถบอกความแตกต่างระหว่างหลุมดำยุคดึกดำบรรพ์กับหลุมดำที่เกิดจากดาวนิวตรอนได้หรือไม่ เศษซากของซุปเปอร์โนวาที่ริบหรี่หลังจากดาวฤกษ์ต้นกำเนิดระเบิดหลังจากใช้ไฮโดรเจนจนหมดในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ประมาณการว่าดาวฤกษ์ที่มีมวลประมาณห้าเท่าของมวลดวงอาทิตย์ที่ยุบตัว เหลือดาวนิวตรอนที่ประกอบด้วยสสารหนาแน่นมาก โดยมีมวลประมาณดวงอาทิตย์ของเราอัดแน่นอยู่ในทรงกลมขนาดเท่าเมือง
ตาม ของทฤษฎีนี้แรงโน้มถ่วงอย่างแรงของดาวนิวตรอนบางดวงจะดึงดูดอนุภาคสสารมืดอย่างต่อเนื่อง การศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าในที่สุดแรงโน้มถ่วงของพวกมันจะยิ่งใหญ่มากจนดาวนิวตรอนและสสารมืดจะยุบตัวรวมกันเป็นหลุมดำ
อีกทางเลือกหนึ่งที่เสนอโดยการศึกษานี้คือดาวนิวตรอนสามารถดึงดูดและรวมเข้ากับหลุมดำดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กได้ ซึ่งจากนั้นก็ไปตั้งรกรากที่ใจกลางดาวนิวตรอนและป้อนสสารโดยรอบจนเหลือเพียงหลุมดำเท่านั้น
คลื่นความโน้มถ่วง
นักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผลว่าหลุมดำที่แปรสภาพจากดาวนิวตรอนจะเป็นไปตามการกระจายมวลของดาวนิวตรอนที่เหมือนกันซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงตรวจสอบข้อมูลจากการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง 50 ครั้งหรือมากกว่านั้นและพบว่ามีเพียงสอง GW190425 และ GW190814 เท่านั้นที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่มีมวลเหมาะสมที่จะเป็นหลุมดำยุคแรกเริ่ม
การวิจัยยังไม่เป็นที่สรุป: ยังคงเป็นไปได้ที่การชนกันสองครั้งนี้เกี่ยวข้องกับดาวนิวตรอนที่มีมวลที่ตรวจจับได้หรือหลุมดำที่แปลงสภาพจากดาวนิวตรอนที่มีขนาดเหล่านี้ แต่ผู้เขียนเขียนว่าการกระจายมวลของดาวนิวตรอน สันนิษฐานว่าน่าจะมีอยู่ในเอกภพ ทำให้มันไม่น่าเป็นไปได้
อ่าน:
- ภารกิจไปยังดาวยูเรนัสและเนปจูนสามารถกลายเป็นเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้
- เลนส์โน้มถ่วงจะช่วยให้สร้าง Galactic Internet