สสารมืดเชื่อกันว่าคิดเป็นประมาณร้อยละ 26 ของเอกภพที่เรารู้จัก แต่ไม่มีใครรู้จริงๆ ว่ามันคืออะไร มันทำมาจากอะไร หรือจะตรวจจับมันได้อย่างไร
เช่นเดียวกับสสาร 'ปกติ' ที่เราเห็นในดวงดาว มนุษย์ สไลม์ และทุกสิ่งในจักรวาลดูเหมือนจะมีแรงโน้มถ่วง แต่มันไม่ปล่อยแสงหรือรังสีใดๆ ออกมาอย่างที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับได้ ราวกับว่าจักรวาลกำลังถูกหลอกหลอนโดยผีที่แพร่หลายที่สุดเท่าที่เคยมีมา - เราสัมผัสได้ถึงการมีอยู่ของมัน แต่เราไม่มีอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่จะจับมันในขณะแสดง
ตอนนี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ NASA กล่าวว่าเขาอาจจะสามารถอธิบายได้ว่าทำไมแบบจำลองจักรวาลของเราในปัจจุบันจึงจำเป็นต้องมีสิ่งที่คล้ายสสารมืดอยู่ แต่เราหามันไม่เจอไม่ว่าเราจะพยายามมากแค่ไหนก็ตาม: สสารมืดอาจประกอบด้วยมวลมหาศาลที่ปรากฏภายในเสี้ยววินาทีหลังจากเอกภพเกิดขึ้นครั้งแรก
การมีอยู่ของหลุมดำที่เรียกว่าหลุมดำดึกดำบรรพ์เหล่านี้อาจทำให้การกระจายตัวของมวลในเอกภพยุคแรกเริ่มบิดเบือนไปAlexander Kashlinsky กล่าวจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA ซึ่งเป็นสิ่งที่เราพยายามอธิบายผ่านการมีอยู่ของสมมุติฐานอนุภาคมวลสูงเช่นอนุภาคมวลที่มีปฏิสัมพันธ์น้อย(WIMP) และแอกซอนมานานหลายทศวรรษ
แต่การทดลองทุกครั้งจนถึงตอนนี้ เช่น ภารกิจอัลฟ่าแมกเนติกสเปกโตรมิเตอร์และกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาแฟร์มี ล้มเหลวในการพิสูจน์หลักฐานว่าอนุภาคเหล่านี้มีอยู่จริง
"การศึกษาเหล่านี้ให้ผลลัพธ์ที่ละเอียดอ่อนมากขึ้น โดยค่อยๆ ลดขนาดของกล่องพารามิเตอร์ที่อนุภาคสสารมืดสามารถซ่อนตัวได้"Kashlinsky กล่าว- “ความล้มเหลวในการค้นหาพวกมันได้นำไปสู่ความสนใจใหม่ในการศึกษาว่าหลุมดำดึกดำบรรพ์ซึ่งเป็นหลุมดำที่ก่อตัวในเสี้ยววินาทีแรกของจักรวาลสามารถทำงานเป็นสสารมืดได้ดีเพียงใด”
ย้อนกลับไปในปี 2548, Kashlinsky และทีมงานของเขาใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของ NASA เพื่อถ่ายภาพแสงพื้นหลังของแสงอินฟราเรดในพื้นที่บางพื้นที่ ภาพถ่ายนี้เป็นที่รู้จักในชื่อพื้นหลังอินฟราเรดคอสมิก (CIB)
ความปะปนที่เด่นชัดปรากฏขึ้นในแสงเรืองนี้ และนักดาราศาสตร์กล่าวว่าสาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดคือแสงรวมของแหล่งกำเนิดแรกๆ ที่ทำให้เอกภพสว่างไสวเมื่อกว่า 13 พันล้านปีก่อน แต่แหล่งที่มาแรกๆ เหล่านี้คืออะไรกันแน่? พวกมันอาจเป็นหลุมดำหลุมแรกหรือไม่?
ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วถึงปี 2013และการศึกษาอื่นเปรียบเทียบว่าพื้นหลังรังสีเอกซ์จักรวาล (CXB) ตรวจพบโดยหอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราของ NASA ได้อย่างไร เปรียบเทียบกับ CIB ในพื้นที่เดียวกัน
ซ้าย: กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของ NASA แสดงภาพอินฟราเรดของกลุ่มดาวหมีใหญ่ ขวา: พื้นหลังเรืองแสงไม่ปกติในพื้นหลังอินฟราเรดคอสมิก (CIB) ของพื้นที่เดียวกัน เครดิต: NASA/JPL-Caltech/A. แคชลินสกี้ (ก็อดดาร์ด)
เนื่องจากประเภทของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยออกมา ดาวฤกษ์ดวงแรกของจักรวาลจึงถูกลดจำนวนลงเนื่องจากเป็นตัวเลือกสำหรับแหล่งกำเนิดแสงแรก และนั่นเหลือเพียงคำอธิบายเดียวเท่านั้น
"[T] การเรืองแสงที่ผิดปกติของรังสีเอกซ์พลังงานต่ำใน CXB ตรงกับความไม่สม่ำเสมอของ CIB ค่อนข้างดี วัตถุเดียวที่เรารู้ว่าสามารถส่องสว่างได้อย่างเพียงพอตลอดช่วงพลังงานที่กว้างนี้คือ-Kashlinsky กล่าว-
นั่นคือเอกสาร A สำหรับหลุมดำที่เป็นความลับของสสารมืด สิ่งจัดแสดง B เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 กันยายน พ.ศ. 2558 ซึ่งลงไปในประวัติศาสตร์เช่นเดียวกับที่นักวิทยาศาสตร์จาก Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ตรวจพบหลักฐานโดยตรงประการแรกของคลื่นความโน้มถ่วง- ความสำคัญของสิ่งที่ทีม LIGO ค้นพบไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้นดังที่ Deborah Byrd อธิบายสำหรับ Earthsky.org-
“นอกจากจะเป็นการตรวจพบครั้งแรกแล้วและสมมติว่าเหตุการณ์ LIGO ได้รับการตีความอย่างถูกต้อง เหตุการณ์นี้ยังถือเป็นการตรวจจับหลุมดำโดยตรงครั้งแรกอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ มันจึงให้ข้อมูลแก่นักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับมวลของหลุมดำแต่ละหลุมซึ่งมีมวล 29 และ 36 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ บวกหรือลบประมาณ 4 มวลดวงอาทิตย์"
รายละเอียดดังกล่าวมีความสำคัญ เนื่องจาก Kashlinsky เพิ่งตีพิมพ์ผลการศึกษาใหม่ที่ยืนยันว่ามวลเหล่านี้สอดคล้องกับมวลที่ประมาณไว้สำหรับหลุมดำยุคแรกเริ่ม "อันที่จริง เขาเสนอว่าสิ่งที่ LIGO อาจตรวจพบได้คือการรวมตัวกันของหลุมดำยุคแรกเริ่ม"พูดว่าเมื่อไหร่
ด้วยเหตุนี้ บทความของ Kashlinsky จึงวิเคราะห์สิ่งที่อาจเกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก ถ้าประชากรของหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์คล้ายกับที่ LIGO ตรวจพบมีบทบาทเป็นสสารมืด
Kashlinsky อธิบายว่าในช่วง 500 ล้านปีแรกของอายุขัยของเอกภพ สสารปกติหรือ 'มองเห็นได้' น่าจะร้อนเกินกว่าจะรวมตัวเป็นดาวฤกษ์ดวงแรกได้ ดูเหมือนว่าสสารมืดจะไม่ตอบสนองต่อความร้อนจัดเลย ซึ่งหมายความว่ามันอาจยุบตัวเป็นกระจุกที่เรียกว่ามินิฮาโล แรงโน้มถ่วงของมินิฮาโลเหล่านี้ทำให้สสารปกติสะสมตัวได้
ก๊าซร้อนยุบตัวไปทางมินิฮาโล ส่งผลให้กลุ่มก๊าซหนาแน่นพอที่จะยุบตัวลงไปดาวดวงแรกด้วยตัวมันเองFrancis Reddy อธิบายให้ NASA- Kashlinsky แสดงให้เห็นว่าถ้าหลุมดำเป็นส่วนหนึ่งของสสารมืด กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและง่ายดายมากขึ้นทำให้เกิดก้อนของ CIB ที่ตรวจพบในข้อมูลของสปิตเซอร์ แม้ว่ามินิฮาโลเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่สามารถผลิตดาวฤกษ์ได้ก็ตาม
ความสอดคล้องที่เห็นใน CIB และ CXB สามารถอธิบายได้ด้วยแสงอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ดวงแรกที่สร้างขึ้นโดยกระบวนการนี้ และรังสีเอกซ์จากก๊าซที่ตกสู่หลุมดำสสารมืด
"การศึกษาครั้งนี้เป็นความพยายามที่จะรวบรวมแนวคิดและข้อสังเกตต่างๆ มากมายเพื่อทดสอบว่าแนวคิดเหล่านี้เข้ากันได้ดีเพียงใด และความเหมาะสมนั้นดีอย่างน่าประหลาดใจ"Kashlinsky กล่าว- “หากสิ่งนี้ถูกต้อง กาแลคซีทั้งหมดรวมทั้งของเราเองด้วย ก็จะถูกฝังอยู่ภายในหลุมดำทรงกลมขนาดมหึมา ซึ่งแต่ละแห่งมีมวลประมาณ 30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์”
สมมติฐานได้ถูกระบุไว้ในจดหมายวารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์-
มีเพียงหลักฐานเพิ่มเติมจากการทดลอง LIGO ในอนาคตเท่านั้นที่สามารถเสริมกำลังหรือพิสูจน์หักล้างได้ แต่จนกว่าจะถึงตอนนั้น อาจถึงเวลาที่จะต้องเพิ่มหลุมดำดึกดำบรรพ์เข้าไปในรายชื่อผู้สมัครสสารมืด-
และถ้า Kashlinsky ถูกต้อง สสารมืดก็ซ่อนอยู่ใต้จมูกของเราตลอดเวลา - สิ่งที่ลึกลับที่สุดในจักรวาลที่มืดมนที่สุดคือสิ่งที่ลึกลับที่สุดในจักรวาล
