สสารมืด - สารที่เข้าใจยากซึ่งประกอบไปด้วยจักรวาลวัสดุส่วนใหญ่ - ทำจากหลุมดำหรือไม่? นักดาราศาสตร์บางคนเริ่มคิดว่าความเป็นไปได้ที่ยั่วเย้านี้มีแนวโน้มมากขึ้นเรื่อย ๆ
Alexander Kashlinsky นักดาราศาสตร์ที่นาซ่าGoddard Space Flight Center ในรัฐแมรี่แลนด์คิดว่าหลุมดำที่เกิดขึ้นในไม่ช้าหลังจากบิ๊กแบงสามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์แบบการสังเกตของคลื่นความโน้มถ่วงหรือระลอกคลื่นในเวลาอวกาศทำโดยหอดูดาวคลื่นแรงโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์ (LIGO) เมื่อปีที่แล้วรวมถึงการสังเกตก่อนหน้านี้ของจักรวาลยุคแรก
หาก Kashlinsky ถูกต้องแล้วสสารมืดอาจประกอบด้วยหลุมดำดึกดำบรรพ์เหล่านี้กาแลคซีทั้งหมดอาจถูกฝังอยู่ในขอบเขตอันกว้างใหญ่ของหลุมดำและจักรวาลยุคแรกอาจมีการพัฒนาแตกต่างจากที่นักวิทยาศาสตร์คิด -ดูสารคดี LIGO "Ligo, A Passion for Voldens"-
ในปี 2005 Kashlinsky และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ NASA'sกล้องโทรทรรศน์ Spitzer Spaceในการสำรวจแสงพื้นหลังของแสงอินฟราเรดที่พบในจักรวาล เนื่องจากแสงจากวัตถุจักรวาลใช้เวลา จำกัด ในการเดินทางผ่านอวกาศนักดาราศาสตร์บนโลกจะมองเห็นวัตถุที่อยู่ห่างไกลวิธีที่วัตถุเหล่านั้นมองในอดีต Kashlinsky และกลุ่มของเขาต้องการมองไปที่จักรวาลยุคแรกนอกเหนือจากที่กล้องโทรทรรศน์สามารถรับกาแลคซีแต่ละตัวได้
"สมมติว่าคุณดูนิวยอร์ก [เมือง] จากระยะไกล" Kashlinsky บอกกับ Space.com "คุณไม่สามารถเห็นเสาหรืออาคารแต่ละอันได้ แต่คุณสามารถเห็นแสงกระจายแบบสะสมที่พวกเขาผลิตได้"
เมื่อนักวิจัยนำแสงทั้งหมดออกจากกาแลคซีที่รู้จักกันทั่วทั้งจักรวาลพวกเขายังสามารถตรวจจับแสงส่วนเกินได้ - พื้นหลังเปล่งประกายจากแหล่งแรกเพื่อส่องสว่างจักรวาลมากกว่า 13 พันล้านปีก่อน
จากนั้นในปี 2013 Kashlinsky และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้หอสังเกตการณ์ X-ray จันทราของนาซ่าในการสำรวจพื้นหลังเรืองแสงในส่วนต่าง ๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า: รังสีเอกซ์ ด้วยความประหลาดใจรูปแบบภายในพื้นหลังอินฟราเรดตรงกับรูปแบบภายในพื้นหลังเอ็กซ์เรย์อย่างสมบูรณ์แบบ
“ และแหล่งเดียวที่จะสามารถผลิตสิ่งนี้ได้ทั้งในอินฟราเรดและรังสีเอกซ์เป็นหลุมดำ” Kashlinsky กล่าว "มันไม่เคยข้ามความคิดของฉันในเวลานั้นว่าสิ่งเหล่านี้อาจเป็นหลุมดำดึกดำบรรพ์"
จากนั้นมีการตรวจจับ Ligo เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2558 หอดูดาวได้ทำครั้งแรกการตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงโดยตรง-ระลอกคลื่นจักรวาลในผ้าของอวกาศ-เวลา-ที่ผลิตโดยคู่ของหลุมดำที่ชนกัน มันเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ของการค้นพบ - หนึ่งในนั้นที่นักดาราศาสตร์สามารถรวบรวมสัญญาณที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านี้ที่สร้างขึ้นโดยเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ทรงพลังและเป็นครั้งแรกที่ตรวจจับหลุมดำโดยตรง (ตรงข้ามกับการเห็นวัสดุที่ส่องสว่างรอบๆรูดำ-
แต่ Simeon Bird นักดาราศาสตร์ที่ Johns Hopkins University คาดการณ์ว่าการค้นพบอาจมีความสำคัญมากขึ้นนกแนะนำนั่นคือหลุมดำทั้งสองตรวจพบโดย LIGOอาจเป็นครั้งแรก
หลุมดำดึกดำบรรพ์ไม่ได้เกิดขึ้นจากการล่มสลายของดาวที่ตายแล้ว (กลไกที่รู้จักกันทั่วไปสำหรับการก่อตัวของหลุมดำที่เกิดขึ้นค่อนข้างช้าในประวัติศาสตร์ของจักรวาล) แต่หลุมดำยุคแรกเกิดขึ้นในไม่ช้าหลังจากบิ๊กแบงเมื่อคลื่นเสียงแผ่กระจายไปทั่วจักรวาล พื้นที่ที่คลื่นเสียงเหล่านั้นมีความหนาแน่นมากที่สุดอาจพังทลายลงเพื่อสร้างหลุมดำ
หากความคิดนั้นทำให้หัวของคุณหมุนเล็กน้อยเพียงแค่คิดเกี่ยวกับการปั่นแป้งพิซซ่าลงในแผ่นดิสก์ “ หลังจากนั้นไม่นานคุณจะสังเกตเห็นว่ามันมีรูเหล่านี้อยู่ในพื้นผิวของแป้งพิซซ่า” Kashlinsky กล่าว "มันเหมือนกันกับอวกาศ-เวลา" ยกเว้นหลุมเหล่านั้นเป็นหลุมดำดึกดำบรรพ์
สำหรับตอนนี้หลุมดำดึกดำบรรพ์เหล่านี้ยังคงเป็นสมมุติฐาน แต่ Kashlinsky ประทับใจกับคำแนะนำของ Bird ได้นำสมมติฐานไปอีกขั้น ในของเขากระดาษใหม่ตีพิมพ์ในวันที่ 24 พฤษภาคมในวารสาร Astrophysical Journal, Kashlinsky ดูผลที่ตามมาว่าหลุมดำยุคแรกเหล่านี้จะมีต่อวิวัฒนาการของจักรวาล (นกไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่แนะนำว่าสสารมืดอาจทำจากหลุมดำแม้ว่าความคิดเหล่านั้นจะไม่เกี่ยวข้องกับหลุมดำดึกดำบรรพ์)
ในช่วง 500 ล้านปีแรกของประวัติศาสตร์ของจักรวาลสสารมืดทรุดตัวลงในกลุ่มที่เรียกว่า Halos ซึ่งให้เมล็ดพืชแรงโน้มถ่วงซึ่งต่อมาจะช่วยให้เรื่องสะสมและก่อตัวเป็นดาวดวงแรกและกาแลคซี Kashlinsky กล่าว แต่ถ้าสสารมืดนั้นประกอบด้วยหลุมดำดึกดำบรรพ์กระบวนการนี้จะสร้างรัศมีมากขึ้น
Kashlinsky คิดว่ากระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ทั้งพื้นหลังอินฟราเรดคอสมิคส่วนเกินและส่วนเกินพื้นหลังเอ็กซ์เรย์จักรวาลว่าเขาและเพื่อนร่วมงานของเขาสังเกตเห็นเมื่อหลายปีก่อน
เรืองแสงอินฟราเรดจะมาจากดาวดวงแรกที่เกิดขึ้นภายในรัศมี แม้ว่าดวงดาวจะเปล่งแสงออพติคอลและอัลตราไวโอเลต แต่การขยายตัวของจักรวาลตามธรรมชาตินั้นมีแสงสว่างตามธรรมชาติเพื่อให้ดาวดวงแรกปรากฏขึ้นสู่นักดาราศาสตร์บนโลกเพื่อให้แสงอินฟราเรดออกมา แม้จะไม่มีรัศมีพิเศษดาวดวงแรกก็สามารถสร้างแสงอินฟราเรดได้ แต่ไม่ถึงเท่าที่ Kashlinsky และเพื่อนร่วมงานของเขาสังเกตเห็นเขากล่าว
ก๊าซที่สร้างดวงดาวเหล่านั้นก็จะตกลงไปบนหลุมดำดึกดำบรรพ์ทำให้อุณหภูมิสูงพอที่จะจุดประกายรังสีเอกซ์ ในขณะที่พื้นหลังอินฟราเรดของจักรวาลสามารถอธิบายได้-แม้ว่าจะมีขอบเขตน้อยกว่า-โดยไม่ต้องเพิ่มหลุมดำยุคแรก แต่พื้นหลัง X-ray ของจักรวาลก็ไม่สามารถทำได้ หลุมดำดึกดำบรรพ์เชื่อมต่อการสังเกตทั้งสองเข้าด้วยกัน
“ ทุกอย่างเข้ากันได้ดีอย่างน่าทึ่ง” Kashlinsky กล่าว
ในบางครั้งหลุมดำยุคแรก ๆ เหล่านั้นจะเข้ามาใกล้พอที่จะเริ่มต้นการโคจรของกันและกัน (สิ่งที่เรียกว่าระบบไบนารี) เมื่อเวลาผ่านไปหลุมดำทั้งสองนั้นจะหมุนวนเข้าด้วยกันและเปล่งคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งอาจเป็นเหมือนหลุมที่ตรวจพบโดย LIGO แต่จำเป็นต้องมีการสังเกตการณ์ของหลุมดำมากขึ้นเพื่อตรวจสอบว่าวัตถุเหล่านี้เป็นแบบดั้งเดิมหรือไม่หรือเกิดขึ้นในภายหลังในประวัติศาสตร์ของจักรวาล
ติดตามห้องโถงแชนนอนบน Twitter@shannonwhall- ติดตามเรา@spacedotcom-FacebookและGoogle+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับSpace.com-
