หลักฐานจากซูเปอร์โนวาชี้หลุมดำไม่ใช่สสารมืด
Image copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARY
คำบรรยายภาพ(ภาพจากฝีมือศิลปิน) มีหลุมดำอยู่นับหมื่นที่บริเวณใกล้ศูนย์กลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก
บรรดานักวิทยาศาสตร์เคยคาดกันไว้ว่า หลุมดำยุคแรกเริ่ม (Primordial black hole) นั้นที่แท้อาจจะเป็นสสารมืด (Dark matter) ที่ยังค้นหาไม่พบ แต่ความหวังนี้มีอันต้องพังทลายลง หลังงานวิจัยทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ล่าสุดชี้ว่า ไม่พบปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงที่ควรจะเกิดขึ้นเพราะหลุมดำดังกล่าวในเหตุการณ์ซูเปอร์โนวามากกว่าพันครั้ง
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย วิทยาเขตเบิร์กลีย์ของสหรัฐฯ ตีพิมพ์รายงานวิจัยข้างต้นลงในวารสาร Physical Review Letters โดยระบุว่าหลุมดำยุคแรกเริ่มซึ่งเป็นข้อสันนิษฐานทางทฤษฎีนั้นอาจไม่มีอยู่จริง หรือถ้ามีจริงโอกาสที่จะเป็นแหล่งที่อยู่ของสสารมืดนั้นมีอยู่น้อยมาก ส่วนหลุมดำทั่วไปที่มีมวลมากนั้นไม่ใช่สสารมืดอย่างแน่นอน
มีการวิเคราะห์แสงจากปรากฏการณ์ที่ดาวฤกษ์ระเบิดเมื่อสิ้นอายุขัยหรือซูเปอร์โนวาที่สว่างเจิดจ้าที่สุด 1,320 ครั้ง และพบว่าในจำนวนนี้ 8 ครั้งควรมีความสว่างมากกว่าที่เป็นอยู่ เพราะแสงจากซูเปอร์โนวาควรจะถูกแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำยุคแรกเริ่มทำให้บิดโค้งและขยายตัวขึ้นตามหลักการเลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational lens) แต่ก็มิได้เป็นเช่นนั้น
ผลวิเคราะห์ยังชี้ว่าหากหลุมดำยุคแรกเริ่มมีอยู่จริง อาจมีจำนวนไม่มากพอกับปริมาณสสารมืดทั้งหมดในเอกภพ โดยน่าจะมีสสารมืดอยู่ในนั้นได้เพียงไม่เกิน 40% ของสสารมืดทั้งหมด
ส่วนผลวิเคราะห์อีกชิ้นของทีมวิจัยเดียวกันที่ยังไม่ได้ตีพิมพ์ ซึ่งใช้ข้อมูลจากปรากฎการณ์ซูเปอร์โนวาที่ค้นพบใหม่อีก 1,048 ครั้ง ชี้ว่าโอกาสดังกล่าวยิ่งมีน้อยลง โดยหลุมดำยุคแรกเริ่มจะมีสสารมืดได้เพียงไม่เกิน 23% เท่านั้น
คำบรรยายภาพแผนที่แสดงการกระจายตัวของสสารมืดในแถบหนึ่งของจักรวาล
หลุมดำยุคแรกเริ่มมีความแตกต่างจากหลุมดำทั่วไป โดยอาจมีมวลน้อยเพียง 1 ใน 10 ของมวลดวงอาทิตย์ และเชื่อว่าถือกำเนิดขึ้นจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของกาล-อวกาศ หลังการระเบิดครั้งใหญ่หรือบิ๊กแบงได้ไม่นาน
ในปี 2016 นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มเสนอว่าหลุมดำยุคแรกเริ่มอาจจะเป็นสสารมืดที่ยังค้นหาไม่พบ หลังได้เบาะแสจากการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งที่ 2 แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์อีกหลายรายที่เสนอว่า สสารมืดนั้นน่าจะมีหลายประเภทและอาจไม่ได้อยู่ในรูปแบบเดียวกัน
สสารมืดเป็นองค์ประกอบลึกลับที่มองไม่เห็น แต่มีความจำเป็นอย่างยิ่งในการช่วยยึดเหนี่ยวดาราจักรหรือกาแล็กซีต่าง ๆ ให้เกาะตัวเป็นกลุ่มเป็นก้อนอยู่ได้ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์สามารถทำแผนที่การกระจายตัวของสสารมืดในแถบหนึ่งของจักรวาลซึ่งมีกาแล็กซีต่าง ๆ อยู่ราว 26 ล้านกาแล็กซีได้แล้ว