3.8 หลุมดำยุคแรกและเควซาร์: กลไกการยุบตัวของเส้นใยพลังงานในโหนดความหนาแน่นสูง

หน้าแรก ／ บทที่ 3: จักรวาลในระดับมหภาค

หมายเหตุคำศัพท์

ส่วนนี้อธิบายต้นกำเนิดของหลุมดำมวลยิ่งยวดและเควซาร์ที่ปรากฏตั้งแต่ยุคต้น ภายใต้กรอบ เส้นใย–มหาสมุทร–ความตึง ในโหนดที่หนาแน่น อนุภาคไม่เสถียรฉบับขยาย (GUP) ในช่วงที่ยังดำรงอยู่จะสะสมแรงดึงเข้าอย่างราบรื่นในเชิงสถิติ เรียกว่า แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ (STG); เมื่อสลาย/สูญดับ พวกมันจะป้อนคลื่นพลังงานเล็ก ๆ กลับสู่ตัวกลางเป็น สัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึง (TBN) ตั้งแต่นี้ไป บทความจะใช้เฉพาะชื่อภาษาไทยเต็มรูปแบบทั้งสามคำนี้

I. ปรากฏการณ์และปัญหา

• มาเร็ว ใหญ่เร็ว สว่างรุนแรง
  มีการค้นพบหลุมดำมวลมากและเควซาร์ที่สว่างจ้าในจักรวาลยุคเริ่มต้น หากยึดตามทางเดิน “เมล็ดเล็ก → สะสมสสารยาวนาน → รวมตัวหลายครั้ง” ทั้งเวลาที่มีและพลังงานที่ต้องใช้ล้วนตึงตัว
• องค์ประกอบภายนอกที่อธิบายรวมกันได้ยาก
  ลำไอพ่นที่คอลลิเมตอย่างแรง การเปลี่ยนแปลงความสว่างระดับมิลลิวินาทีถึงนาที และการปรากฏตัวก่อนกำหนดของฝุ่นกับธาตุหนัก มักต้องพึ่งสมมติฐานหลายชั้นนอกเหนือจาก “อัตราการสะสมสสารสูงมาก” ทำให้คำอธิบายแตกกระจัดกระจาย
• ต้องการภาพเดียวที่สอดคล้องกัน
  เราต้องการสายกลไกเส้นเดียวที่อธิบายได้พร้อมกันทั้ง “การสร้างแกนกลางอย่างรวดเร็ว การแผ่รังสีแรง ลำไอพ่นที่คงรูปและตรง การแปรผันความสว่างเร็ว และเคมีที่เกิดก่อนเวลา” ไม่ใช่การปะติดปะต่อหลายทฤษฎี

II. ภาพกลไกโดยรวม: “การยุบตัวของเส้นใยพลังงาน” ในโหนดความหนาแน่นสูง

ภาพรวม
โหนดของใยจักรวาลมีทั้งความหนาแน่นสูงและ ความตึง สูง (ระดับที่ตัวกลางถูกดึงตึง) ณ ที่นั้น อนุภาคไม่เสถียรฉบับขยายเกิดและสูญดับอย่างหนาแน่น ผลเชิงสถิติของพวกมันก่อให้เกิดแรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติในลักษณะ “ฐานดึง” เข้าศูนย์ และในเวลาเดียวกันก็สั่งสมสัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึงซึ่งเป็นพื้นรบกวนแถบกว้าง ความเชื่อมโยงทั้งคู่จะคอยชี้นำเครือข่ายเส้นใยพลังงานให้มุ่งรวมตัวสู่ใจกลางอย่างต่อเนื่อง เมื่อ “ความตึงมุ่งเข้า + ตัวกระตุ้นระดับจุลภาคจากสัญญาณรบกวน + ความเชื่อมต่อของแหล่งป้อน” ร่วมกันข้ามเกณฑ์ เครือข่ายจะยุบตัวพร้อมกัน เกิด แกนที่ถูกล็อก พร้อม ขอบฟ้าประสิทธิผล เป็นเมล็ดหลุมดำปฐมภูมิในคราวเดียว บริเวณขอบที่ถูกล็อก แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่ จะแปลงความตึงเป็นรังสี และระเบียงขั้วที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำจะคอลลิเมตลำไอพ่นโดยธรรมชาติ จากนั้นการป้อนสสารตามระเบียงความตึงทำให้มวลและความสว่างเพิ่มขึ้นควบคู่กัน

III. แยกขั้นตอน: จาก “การขยายสัญญาณรบกวนพื้นหลัง” สู่ “การร่วมวิวัฒน์”

1. สถานะกระตุ้น: ความหนาแน่นสูง + ความตึงสูง + สัญญาณรบกวนถูกขยาย
   • เงื่อนไขแวดล้อม (สถานะโหนด): ตัวกลางแบบเส้นใย–มหาสมุทร ณ โหนดมีไล่ระดับความตึงชันและความหนาแน่นสูง คล้ายแอ่งที่ลาดลงสู่ศูนย์
   • แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ (อคติสู่ศูนย์อย่างราบรื่น): อนุภาคไม่เสถียรฉบับขยายระหว่างดำรงอยู่จะดึงตัวกลางเข้าด้านใน การสั่งสมระยะยาวทำให้ความชันศักย์ลึกลง เอื้อให้รวมตัว
   • สัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึง (พื้นรบกวนแถบกว้าง): การสูญดับป้อนพลังงานกลับเป็นกอคลื่นที่ไม่สม่ำเสมอ การซ้อนทับตามกาล–อวกาศให้ “ตัวกระตุ้นจิ๋ว–การจัดระเบียบซ้ำระดับจิ๋ว” ช่วยให้มัดเส้นใย เลิกเหลื่อมเฟสและหันแนวใหม่ ตาม เส้นทางที่ “ประหยัดความตึง” สู่ศูนย์
   • การรวมตัวแบบมีทิศ (เส้นทางความตึงสั้นที่สุด): เมื่อไล่ระดับแรงพอ ทั้งเส้นใยและกระแสไหล จะเรียงแนวเข้าด้านใน และเข้าสู่เฟสรวมตัวเร่งตัวเอง
2. การข้ามวิกฤต: ยุบตัวพร้อมกันและเกิดแกนที่ถูกล็อก
   • การล็อกทิศและปิดวง (การกระโดดเชิงโทโพโลยี): เมื่อความแรงของความตึงมุ่งเข้า อัตราการอัดฉีดสัญญาณรบกวน และความเชื่อมต่อของแหล่งป้อน ร่วมกันข้ามเกณฑ์, เครือข่ายเส้นใยใจกลางจะปิดและปรับโครงสร้าง กลายเป็น แกนที่ถูกล็อก “เข้าได้แต่ออกไม่ได้” (ขอบฟ้าประสิทธิผล): เมล็ดหลุมดำปฐมภูมิเกิดขึ้น ในหนึ่งก้าว
   • การทำเมล็ดโดยตรง (ข้ามบันไดหลายชั้น): ไม่ต้องผ่านลำดับ “ดาว → ซากดาว → การรวมตัว” มวลตั้งต้นของแกนถูกกำหนดโดย ปริมาตรกระตุ้น ร่วมกับ ความหนาแน่น–ความตึง–ส่วนแบ่งสัญญาณรบกวน
   • สองด้านใน–นอกอยู่ร่วมกัน: ภายในเข้าสู่สภาวะยั่งยืนที่หนาแน่นและตึงสูงอย่างรวดเร็ว ภายนอกยังถูกแรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติดึงป้อนสสารเข้ามาไม่ขาด
3. การปล่อยพลังงานที่ขอบ: เหตุใดเควซาร์จึงสว่าง
   • แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่ แปลงความตึงเป็นรังสี: ขอบที่ถูกล็อกก่อแถบเฉือนแรงและแผ่นเชื่อมต่อใหม่บาง ๆ ความตึงถูกปลดปล่อยเป็น พัลส์ สู่กอคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและอนุภาคมีประจุ
     • สเปกตรัมกว้าง: การแปรสภาพใกล้แกน (คอมป์ตันไนซ์ การทำให้เป็นความร้อน การกระเจิง) กระจายพลังงานตั้งแต่วิทยุถึง X/γ
     • ความแปรสว่างหลายสเกลเวลา: พัลส์การเชื่อมต่อใหม่ที่เร็วทับซ้อนคลื่นช้า ๆ ของการป้อนสสาร จึงเกิดรูปแบบแปรผันเป็นชั้นจากระดับมิลลิวินาทีถึงหลายวัน
   • สว่างมากพร้อมกับสะสมสสาร: ขอบยัง “คายพลังงาน” อย่างต่อเนื่อง ขณะที่แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติในสเกลใหญ่ยัง “ดึงอาหาร” เข้ามา ดังนั้นความสว่างสูง ไม่จำเป็นต้องหยุดยั้งการสะสมสสารด้วยแรงดันรังสี
4. ระเบียงขั้ว: เหตุใดลำไอพ่นจึงเกิดเองและคงรูปยาวนาน
   • “ทางนำคลื่น” อิมพีแดนซ์ต่ำโดยเรขาคณิต: ภายใต้อิทธิพลของสปิน/ความเฉื่อย สนามความตึงรอบแกนสร้าง ระเบียงขั้ว ที่อิมพีแดนซ์ต่ำ กอคลื่นรบกวนและของไหลมีประจุเลือกไหลออกตามระเบียง ก่อ ลำไอพ่นคอลลิเมตแรง
   • ความคงตัวของคอลลิเมชันและลำดับชั้นเชิงสเกล: ระเบียงถูกรักษาโดยความตึงที่มีทิศ มัก เรียงแนว กับแกนของเส้นใยสเกลใหญ่ของเจ้าบ้าน; ไกลจากแกนจะเกิดการเชื่อมต่อแบบลำดับชั้น เกิด จุดร้อน โค้งกระแทกที่ปลาย และกลีบคู่
5. การร่วมวิวัฒน์: จากเมล็ดปฐมภูมิสู่วิถีหลุมดำยิ่งยวดและเควซาร์ทั่วไป
   • เพิ่มมวลรวดเร็ว (ป้อนตาม “ระเบียง”): ระเบียงความตึงที่เชื่อมต่อกันรับประกันอัตราป้อนสูง ภายใต้การปลดปล่อยพลังงาน ไม่สมมาตรทิศทาง (ลำไอพ่นและกรวย) เพดานรังสีท้องถิ่น ที่มีผลจึง ผ่อนคลาย, มวลพุ่งขึ้นเร็ว
   • “ความทรงจำภูมิประเทศ” ของการรวมตัว: การรวมเมล็ดหลายแกน วาดเครือข่ายความตึงใหม่ ทิ้งลายเซ็นเชิงนำทางในสเกลใหญ่ (ส่วนเกินเลนส์โน้มถ่วงแบบอ่อน ความเอนเอียงเล็กน้อยของเส้นทาง ความไม่สมมาตรของแรงเฉือน)
   • การแยกชนิดสเปกตรัมคือแผนที่เรขาคณิต: ระเบียงขั้วแข็งแรงบวกการเชื่อมต่อใหม่ความถี่สูง → วิทยุดังก้อง; ระเบียงอ่อน การแปรสภาพใกล้แกนครอง → วิทยุเงียบ นี่คือ การแมประหว่างเรขาคณิตกับโครงสร้างแหล่งป้อน ไม่ใช่เครื่องยนต์คนละชุด

IV. บัญชีเวลา–พลังงาน (ทำไม “เร็วไป ใหญ่ไป สว่างไป” จึงสมเหตุสมผล)

• มวลตั้งต้น: การยุบพร้อมกันทำให้เมล็ดมีมวลสูงกว่าเส้นทางซากดาวทั่วไปมาก จึง ผ่อนคลายกรอบเวลาได้ทันที
• อัตราการเติบโต: การป้อนตามระเบียงบวกการปล่อยพลังงานแบบไม่สมมาตร ช่วยให้ การสะสมมวลเชิงผลลัพธ์ สูงกว่าสมมติฐานแบบแผ่รังสีเท่าเทียมทุกทิศ (เทียบเท่าการ “ปลดล็อก” เพดานรังสีท้องถิ่น)
• วงจรพลังงานปิด: แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่ที่ขอบ แปลงโดยตรง ความตึงเป็นรังสี โดยไม่ต้องพึ่งสายพาน น้ำตกปั่นป่วนที่หนาและช้า เพื่อค้ำระดับความสว่าง
• เคมีเกิดก่อนเวลา: ลำไอพ่น/การไหลออกที่แรง และการแปรสภาพพลังงานสูงในระเบียง อัดฉีดและขนส่ง โลหะกับฝุ่นสู่สิ่งแวดล้อมรอบข้างเร็วกว่าปกติ ทำให้ “นาฬิกาเคมี” สั้นลง

V. เทียบกับภาพดั้งเดิมและจุดเด่น

1. จุดร่วม
   โหนดหนาแน่นคือสถานที่ทำงานโดยธรรมชาติ ความสว่างสูงมาพร้อมฟีดแบ็ก ลำไอพ่นและความแปรสว่างเร็วพบได้ทั่วไป
2. ความแตกต่าง/ข้อได้เปรียบหลัก
   • ทำเมล็ดสายสั้นกว่า: ยุบตัวพร้อมกันล็อกแกน ในก้าวเดียว ข้ามเส้นทางซากดาว แก้โจทย์ “มวลมากตั้งแต่ยุคต้น”
   • สว่างโดยไม่บั่นทอนการป้อน: แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่ ระบายพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ขณะที่แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ การันตีการป้อน; การแผ่รังสีและการสะสมสสารอยู่ร่วมกันได้อย่างเสถียร
   • กลไกเดียว อธิบายได้หลายลักษณะ: การคอลลิเมตของลำไอพ่น ความแปรสว่างเร็ว เคมีก่อนเวลา และพื้นหลังฟุ้งที่ยกขึ้นเล็กน้อย ล้วนเกิดจาก ไดนามิกส์ของเครือข่ายความตึง โดยใช้ พารามิเตอร์น้อยลงและสมมติฐานน้อยกว่า
   • เปิดรับช่องทางมาตรฐาน: การสะสมสสาร/การรวมตัวแบบเดิมยังทำงานร่วมได้ กลไกนี้เพียง ยกระดับมวลตั้งต้น และ จัดระเบียบ ได้ดีกว่า

VI. คาดการณ์ตรวจพิสูจน์ได้และเกณฑ์จำแนก (สู่ความเป็นวิทยาศาสตร์ที่โต้แย้งได้)

• P1 | “สามแผนที่สอดแนวเดียวกัน”
  ในมุมมองเดียวกัน แผนที่เลนส์โน้มถ่วงแบบบรรจบ/แรงเฉือน, ริ้ว/จุดร้อนวิทยุ, และ สนามความเร็วของแก๊ส จะสอดแนวตามทิศขั้ว สะท้อน ระเบียงความตึงเดียวกัน
• P2 | สเปกตรัมความแปรผันแบบลำดับชั้น
  ความหนาแน่นกำลังของสัญญาณตามความถี่ ของแถบพลังงานสูงจะแตกเป็น หลายช่วงความชัน: พัลส์การเชื่อมต่อใหม่ (ความถี่สูง) + คลื่นช้า ๆ ของการป้อน (ความถี่ต่ำ) และทั้งสองส่วน แปรผันสอดคล้อง กับระดับกิจกรรม
• P3 | “ความทรงจำ” ระหว่างลำไอพ่นกับสภาพแวดล้อม
  แกนลำไอพ่น คงแนวร่วม กับแกนเส้นใยสเกลใหญ่ของเจ้าบ้านในระยะยาว; หลังการรวมตัวอาจเกิด การหมุน/พลิกแกน ที่วัดได้ และมี “สะท้อน” ของความไม่สมมาตรแรงเฉือน
• P4 | การ “อัดฉีดก่อนเวลา” ของโลหะ/ฝุ่นที่ขึ้นกับเรขาคณิต
  ระบบที่มีระเบียงขั้วเข้มแข็งจะแสดง ความอุดมโลหะ และ รอยนิ้วมือของฝุ่น สูงกว่าในทิศเชิงขั้ว และสหสัมพันธ์กับ จุดร้อนวิทยุ
• P5 | ความพร้อมเพรียงของเลนส์อ่อน/ความต่างเวลาเดินทางระดับจิ๋ว
  ช่วงที่กิจกรรมเพิ่มขึ้น ส่วนเกินของเลนส์อ่อน และ ความต่างเวลาเดินทางที่ละเอียด จะ เลื่อนไปในทิศเดียวกัน โดยมีลำดับเวลา “สัญญาณรบกวนโผล่ก่อน → แรงดึงลึกขึ้นทีหลัง”
• P6 | การจับคู่ผู้ส่งสารคลื่นความโน้มถ่วง–แม่เหล็กไฟฟ้า
  การรวมตัวมวลมากทำให้เกิด ความต่างเวลามาถึงแบบไม่ขึ้นกับพลังงาน จากผลของเส้นทาง; ก่อน–หลังเหตุการณ์ แผนที่ศักย์เลนส์ ตลอดแนวแกนหลักจะถูก วาดใหม่ อย่างทำซ้ำได้

VII. ความสอดคล้องกับหัวข้อ 1.10–1.12 (คำศัพท์และเหตุ–ผล)

• อนุภาคไม่เสถียรฉบับขยาย: ในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นและตึงสูง มีการเกิด–ดับถี่ การสั่งสมระหว่างดำรงอยู่สร้าง แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ และเมื่อดับจะป้อน สัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึง
• แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ: ทำให้ความชันศักย์ลึกขึ้น, จัดแนวระเบียง, มอบ แรงดึงสเกลใหญ่ และ ความเชื่อมต่อของแหล่งป้อน
• สัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึง: มอบ ตัวกระตุ้น/การจัดระเบียบซ้ำระดับจิ๋ว และ การแปรสภาพแถบกว้าง, มีส่วนต่อ ความแปรสว่างเร็ว และ ลายละเอียดระดับจิ๋ว

ทั้งสามองค์ประกอบแบ่งบทเป็น “ฐานแรงดึง — ตัวกระตุ้นและการแปรสภาพ — เรขาคณิตและระเบียง” ก่อวงจรเหตุ–ผลที่ชัดเจน

VIII. อุปมา (ทำให้ภาพนามธรรมมองเห็นได้)

หิมะถล่ม—ก่อเขื่อนที่ก้นหุบ
การไถลเล็ก ๆ นับไม่ถ้วน (สัญญาณรบกวนจากอนุภาคไม่เสถียรฉบับขยาย) ผลักมวลหิมะทั้งผืนลงก้นหุบ (แรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ) เมื่อ ความหนา กับ การรบกวน ข้ามเกณฑ์พร้อมกัน แผ่นหิมะทั้งผืนก็ ถล่มพร้อมกัน สร้าง เขื่อนใหญ่ (แกนที่ถูกล็อก) สันเขาทำหน้าที่เป็น รางเบี่ยง (ระเบียงความตึง) ป้อนไม่หยุด; ขอบเขื่อน ปล่อยเป็นพัลส์ (แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่) และตาม แนวแกนหุบ ก็พุ่งขึ้นเป็น คอลัมน์น้ำตรง (ลำไอพ่น)

IX. สรุป (วงจรกลไกที่ปิดครบ)

1. ขยายสัญญาณรบกวนพื้นหลัง: ในโหนดที่หนาแน่นและตึงสูง การเกิด–ดับที่รวดเร็วของอนุภาคไม่เสถียรฉบับขยาย ทำให้ความชันสู่ศูนย์ลึกขึ้น ผ่านแรงโน้มถ่วงความตึงเชิงสถิติ และ กระตุ้น–หันแนวซ้ำระดับจิ๋ว ผ่านสัญญาณรบกวนพื้นหลังของความตึง
   • การล็อกเชิงวิกฤต: เมื่อสามปัจจัยข้ามเกณฑ์ เครือข่ายเส้นใยพลังงาน ยุบพร้อมกัน สร้าง เมล็ดหลุมดำปฐมภูมิ ใน ก้าวเดียว
   • การปล่อยพลังงานที่ขอบ: แรงเฉือน–การเชื่อมต่อใหม่ที่ขอบล็อก แปลง ความตึงเป็น รังสีแถบกว้าง ก่อ ความแปรสว่างเร็ว ตามธรรมชาติ
   • ระเบียงขั้ว: ระเบียงอิมพีแดนซ์ต่ำ คอลลิเมตลำไอพ่น และ อัดฉีดก่อนกำหนด โลหะ/ฝุ่นสู่สภาพแวดล้อม
   • การร่วมวิวัฒน์: ระเบียงความตึง รับประกันอัตราป้อนสูง, มวลและความสว่าง เพิ่มพร้อมกัน; การรวมตัว วาดภูมิประเทศใหม่ ทิ้ง ความทรงจำของสภาพแวดล้อม
2. แกนเรื่องเดียวที่เชื่อมทุกอย่าง: ตามลำดับ “ขยายสัญญาณรบกวน → ล็อกวิกฤต → ปล่อยพลังงานที่ขอบ → ระเบียงขั้ว → ร่วมวิวัฒน์” ชุด “เร็วเกินไป—ใหญ่เกินไป—สว่างเกินไป” จึงไม่แปลก แต่เป็น ปฏิกิริยาร่วมของมหาสมุทรพลังงานและเส้นใยพลังงาน ในโหนดหนาแน่น ด้วย สมมติฐานน้อยลง และ ลายนิ้วมือเชิงเรขาคณิต–สถิติที่ตรวจได้มากขึ้น หลุมดำและเควซาร์ยุคต้นจึงถูกร้อยเข้าใน การเล่าเรื่องแบบบูรณาการ ของเส้นใย มหาสมุทร และความตึง