หลุมดำเกิดใหม่จากดาวนิวตรอนรวมตัวกัน สามารถผลิตทองคำและโลหะล้ำค่าให้จักรวาลได้


49

 

แหล่งกำเนิดโลหะล้ำค่าบนโลก ไม่ว่าจะเป็นทองคำ เงิน แพลทินัม หรือยูเรเนียม ล้วนมาจากเตาหลอมขนาดยักษ์ตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นระหว่างมีปรากฏการณ์ "ซูเปอร์โนวา" เมื่อดาวฤกษ์สิ้นอายุขัย

 

แต่ผลการศึกษาล่าสุดจากทีมนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของเยอรมนีกลับพบว่า หลุมดำอายุน้อยที่เกิดจากคู่ดาวนิวตรอนรวมตัวกัน ก็สามารถจะเป็นโรงงานถลุงโลหะล้ำค่าให้กับดวงดาวต่าง ๆ ในจักรวาลได้ด้วย รายงานที่ตีพิมพ์ในวารสารรายเดือนของราชสมาคมดาราศาสตร์อังกฤษ (MNRAS) ได้เผยแพร่แนวคิดล่าสุดของนักวิทยาศาสตร์จากศูนย์ GSI Helmholtz เพื่อการวิจัยไอออนหนัก ซึ่งพวกเขาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์พิสูจน์ได้ว่า ภายใต้เงื่อนไขบางประการ หลุมดำที่เพิ่งเกิดใหม่และกำลังดูดกลืนกลุ่มฝุ่นและก๊าซจากห้วงอวกาศรอบตัวนั้น สามารถจะทำให้ธาตุหนักก่อตัวขึ้น ภายในจานหมุนของมวลสารต่าง ๆ และพลังงานมหาศาล ซึ่งกำลังหมุนวนรอบหลุมดำอยู่ในขณะนั้น

 

ดร. โอลิเวอร์ จัสต์ หนึ่งในทีมผู้วิจัยอธิบายว่า "หลุมดำในสภาวะดังกล่าวปลอดปล่อยอนุภาคนิวทริโนออกมาในปริมาณสูง ซึ่งจะช่วยเร่งให้เกิดการเปลี่ยนอนุภาคโปรตอนเป็นนิวตรอนได้มากขึ้น และการที่มีนิวตรอนเกิดขึ้นอย่างมหาศาลนี่เอง ได้ทำให้ธาตุหนักก่อตัวขึ้น"
ตามปกติแล้วธาตุที่หนักกว่าเหล็กซึ่งรวมถึงโลหะล้ำค่าด้วยนั้น ล้วนเกิดจากพลังงานในการระเบิดซูเปอร์โนวา โดยพลังมหาศาลทำให้อะตอมชนกันอย่างรุนแรง จนแต่ละอะตอมสามารถจับเอานิวตรอนของกันและกันมาได้อย่างรวดเร็วในชั่วพริบตา ทำให้เกิดการสังเคราะห์นิวเคลียสและอะตอมของธาตุหนักชนิดใหม่ขึ้น ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า R-process

 

ดร. จัสต์เผยถึงผลการใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ ในการทดสอบกับหลุมดำที่มีมวลและโมเมนตัมเชิงมุมแบบต่าง ๆ เพื่อค้นหาว่าหลุมดำแบบใดจะมีโอกาสเกิดกระบวนการ R-process ที่ผลิตธาตุหนักได้บ้าง ผลปรากฏว่าจานพอกพูนมวลของหลุมดำคือปัจจัยสำคัญในเรื่องนี้ โดยจานหมุนจะต้องไม่มีมวลมากหรือน้อยจนเกินไป และหากมีมวลราว 1-10% ของดวงอาทิตย์ จะมีโอกาสผลิตโลหะล้ำค่าซึ่งรวมถึงทองคำได้มากที่สุด ทำให้หลุมดำขนาดเล็กที่เกิดจากคู่ดาวนิวตรอนรวมตัวกัน มีศักยภาพสูงในการเป็นโรงงานผลิตธาตุหนักของจักรวาล

 

อย่างไรก็ตาม ทีมผู้วิจัยยังคงต้องการศึกษาต่อไปอีก เพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติมมายืนยันความถูกต้องของแนวคิดนี้ โดยมีแผนว่าจะศึกษาวิธีใช้ข้อมูลแสง ซึ่งส่องสว่างมาจากเหตุการณ์ดาวนิวตรอนชนและรวมตัว เพื่อนำมาคำนวณหามวลของจานหมุนรอบหลุมดำเกิดใหม่ที่เป็นผลผลิตจากเหตุการณ์ดังกล่าวต่อไป

 

ขอบคุณที่มาจาก BBC


49