“หลุมดำปรสิต” อาจมีอยู่จริง คอยหลบซ่อนกินเนื้อในของดาวยักษ์แดง

ผลการศึกษาทางฟิสิกส์ทฤษฎีซึ่งเพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal ระบุว่าในจักรวาลของเราอาจมีหลุมดำประหลาดชนิดหนึ่ง ที่ทำตัวเหมือนเป็นปรสิตคอยดูดกินเลือดเนื้อจากร่างกายของผู้ให้ที่อาศัย ซึ่งในกรณีนี้คือดาวฤกษ์ที่มีขนาดและมวลไม่แตกต่างไปจากดวงอาทิตย์ของเรา จนทำให้ดาวฤกษ์นั้นมีสภาพคล้ายดาวยักษ์แดงที่ใกล้สิ้นอายุขัยไปในที่สุด

ดร.เอิร์ล เบลลิงเกอร์ ผู้นำทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเยลของสหรัฐฯ และสถาบันมักซ์พลังก์เพื่อการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของเยอรมนี ระบุว่าในยุคบรรพกาลที่เอกภพเพิ่งถือกำเนิดขึ้นใหม่ ๆ อาจมีหลุมดำขนาดจิ๋วที่เกิดขึ้นจากการยุบตัวของห้วงอวกาศที่มีความหนาแน่นสูง และไปรวมตัวเข้ากับกลุ่มสสารที่กำลังก่อตัวขึ้นเป็นดาวฤกษ์ ทำให้มันสามารถหลบซ่อนตัวอยู่ภายในดาวฤกษ์ดังกล่าวได้นานหลายพันล้านปี ในขณะที่ดูดกลืนมวลสารของดาวฤกษ์เคราะห์ร้ายไปด้วยอย่างช้า ๆ จนตัวมันเองเติบโตขึ้น

เดิมทีแนวคิดนี้มาจากการพยายามตอบคำถามเรื่องที่มาของสสารมืด (dark matter) ซึ่งศ.สตีเฟน ฮอว์คิง นักฟิสิกส์อัจฉริยะผู้ล่วงลับได้เคยเสนอเอาไว้ว่า หลุมดำขนาดเล็กมากที่มีมวลเท่ากับดาวเคราะห์ขนาดย่อม อย่างเช่นดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อย สามารถจะเกิดขึ้นได้ในยุคบรรพกาล ระหว่างช่วงเวลาไม่กี่วินาทีหลังเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบง เนื่องจากสสารในเอกภพที่ยังร้อนจัดและหนาแน่นสูงบางส่วนได้ยุบตัวลง จนกลายเป็นหลุมดำที่เล็กผิดปกติดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบันนักดาราศาสตร์ก็ยังไม่สามารถค้นหาหลุมดำจิ๋วที่ว่านี้พบ แม้จะมีความเป็นไปได้ในทางทฤษฎีอยู่สูง โดยศ.ฮอว์คิงเคยสันนิษฐานเอาไว้ว่า หลุมดำเล็กจิ๋วจากยุคบรรพกาลที่อาจเป็นแหล่งกำเนิดของสสารมืดนั้น อาจแอบซ่อนตัวอยู่ในดาวนิวตรอนหรือดาวยักษ์แดงก็เป็นได้

ด้วยเหตุนี้ ดร.เบลลิงเกอร์และคณะจึงทำการศึกษาเพิ่มเติมทางทฤษฎีว่า หากหลุมดำปรสิตนี้มีอยู่จริง และอาศัยอยู่ในใจกลางของดาวฤกษ์ขนาดย่อมอย่างดวงอาทิตย์ของเรา มันจะมีลักษณะภายนอกแบบใดบ้าง ที่แสดงออกให้ล่วงรู้ได้ว่าดาวดวงนั้นกำลังถูกหลุมดำในตัวเองกลืนกินอยู่

มีการคำนวณและใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ทดสอบ ด้วยการใส่หลุมดำจิ๋วเข้าไปในดาวฤกษ์หลากหลายขนาดที่มีมวลตั้งแต่ 0.8 เท่า ไปจนถึง 100 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ทำให้พบว่าหากหลุมดำนั้นมีมวลน้อยเกินไป มันก็จะเติบโตขึ้นได้ช้ามาก และต้องใช้เวลาดูดกลืนมวลสารของดาวฤกษ์นานหลายพันล้านปีกว่าจะหมด

แต่หากหลุมดำปรสิตนั้นมีมวลเท่ากับดาวเคราะห์แคระ (dwarf planet) มันจะทรงพลังขึ้นอย่างมาก จนสามารถดูดกลืนมวลสารของดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ได้หมดภายใน 1,000 ล้านปี โดยระหว่างนั้นหลุมดำปรสิตสามารถจะสร้างจานพอกพูนมวล (accretion disk) ของตนเอง รวมทั้งแผ่พลังงานความร้อนและแสงสว่างมหาศาลออกมาได้ด้วย

เมื่อหลุมดำปรสิตเติบโตแกร่งกล้ายิ่งขึ้น แสงสว่างและพลังงานของดาวฤกษ์จะไม่ได้มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในอีกต่อไป แต่ทั้งหมดจะมาจากความเคลื่อนไหวของหลุมดำแทน ทำให้ดาวที่ถูกปรสิตเข้ายึดครองดังกล่าวกลายเป็น “ดาวฮอว์คิง” (Hawking star) อย่างเต็มขั้น เพราะมีลักษณะตรงตามทฤษฎีของศ.ฮอว์คิง มากที่สุด

ทีมผู้วิจัยยังพบว่า แม้ดาวฮอว์คิงจะมีลักษณะภายนอกเหมือนกับดาวฤกษ์ทั่วไป แต่ผิวนอกของมันจะขยายใหญ่ขึ้นเหมือนกับดาวยักษ์แดง (red giant) ที่ใกล้สิ้นอายุขัย ทว่าระดับอุณหภูมิของมันจะเย็นกว่าดาวยักษ์แดงมากจนผิดสังเกต ทั้งยังมีคลื่นเสียงจากการสั่นสะเทือนข้างในที่ผิดแผกไปจากดาวฤกษ์ธรรมดาด้วย

ความรู้ที่ได้จากการศึกษาทดลองทางทฤษฎีนี้ สามารถจะนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง ในการค้นหาดาวฮอว์คิงที่อาจแอบซ่อนหลุมดำบรรพกาลซึ่งเป็นที่มาของสสารมืดเอาไว้ โดยในปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวยักษ์แดงที่เย็นผิดปกติจำนวนหนึ่งในกาแล็กซีทางช้างเผือกบ้างแล้ว