เมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2566 นักดาราศาสตร์ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงใหม่อีกหนึ่งระลอก คลื่นระลอกนี้มีชื่อว่า จีดับเบิลยู 231123 (GW 231123) ซึ่งตั้งชื่อตามวันที่ตรวจพบ

การวิเคราะห์คลื่นที่วัดได้ พบว่าเกิดจากหลุมดำสองดวงที่มีมวล 100 มวลสุริยะดวงหนึ่งชนเข้ากับหลุมดำอีกดวงหนึ่งที่มีมวล 140 มวลสุริยะแล้วหลอมรวมกันเป็นหลุมดำเดี่ยวที่มีมวล 225 มวลสุริยะ


มวลของหลุมดำที่เป็นผลผลิตจากการชนที่มากถึง 225 มวลสุริยะเป็นตัวเลขที่น่าเหลือเชื่อ นี่นับเป็นหลุมดำที่เกิดจากการหลุมดำสองดวงชนกันที่มวลมากที่สุดเท่าที่เคยพบ ก่อนหน้านี้ เจ้าของสถิติเดิมคือหลุมดำที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วง จีดับเบิลยู 190521 ซึ่งตรวจพบเมื่อปี 2564 หลุมดำดวงนั้นมีมวล 142 มวลสุริยะ ซึ่งเกิดจากหลุมสองดวงที่มวล 66 มวลสุริยะชนเข้ากับหลุมดำที่มีมวล 85 มวลสุริยะดวงหนึ่งอีกดวงหนึ่ง

ตัวเลขสถิติใหม่นี้ไม่ใช่ตัวเลขแค่ชวนให้ตื่นเต้นเท่านั้น สำหรับนักดาราศาสตร์แล้ว นี่คือตัวเลขที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ มันเป็นตัวเลขที่สูงเกิดขีดจำกัดของมวลหลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์เดี่ยวไปไกลโข ตามแบบจำลองวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ดาวฤกษ์สร้างหลุมดำที่มีมวลระดับนี้ไม่ได้  นี่ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับมาทบทวนว่าความเข้าใจเรื่องการกำเนิดหลุมดำที่มีอยู่ว่าถูกต้องหรือไม่ 


ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง เป็นดาราศาสตร์แขนงใหม่ที่เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อปี 2558 เมื่อหอสังเกตการณ์ ไลโก (LIGO) ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรก คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกความเปลี่ยนแปลงของความโน้มถ่วงที่แผ่ไปตามปริภูมิเวลาซึ่งเกิดจากวัตถุมวลสูงสองดวงชนกัน หลังจากการค้นพบครั้งแรกแล้ว มีการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงมาอีกประมาณ 300 ครั้งจากคู่หลุมดำชนกันที่เกิดขึ้นทั่วเอกภพ นอกจากหอสังเกตการณ์ไลโกแล้ว ปัจจุบันมีหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเพิ่มขึ้นมาอีกสองแห่ง ได้แก่เวอร์โก (VIRGO) ซึ่งตั้งอยู่ในอิตาลี และคากรา (KAGRA) ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศญี่ปุ่น ทั้งสามแห่งทำงานร่วมกันเป็นเครือข่ายชื่อ แอลวีเค (LIGO-Virgo-KAGRA) เพื่อช่วยกันค้นหาคลื่นลึกลับในเอกภพนี้



หลุมดำเกิดจากดาวฤกษ์มวลสูงที่สิ้นอายุขัยไปแล้ว เมื่อดาวฤกษ์มวลสูงใช้เชื้อเพลิงไปจนหมด ปฏิกิริยานิวเคลียร์ภายในดาวที่สร้างพลังงานและแรงดันออกมาก็มอดดับไป ทำให้แรงดันจากภายในดาวพ่ายแพ้ต่อความโน้มถ่วงดาว ดาวจึงยุบตัวลงไป ทำให้เกิดคลื่นกระแทกกลับมาเป็นการระเบิดที่สว่างไสวที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา แก่นดาวที่หลงเหลือจากการระเบิดก็จะกลายเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมากซึ่งอาจเป็นดาวนิวตรอน หรือหากมวลที่เหลือมีมากพอ ก็จะกลายเป็นหลุมดำ

อย่างไรก็ตาม กลไกการเกิดหลุมดำแบบนี้ก็มีขีดจำกัดอยู่ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าหลุมดำที่เกิดจากซูเปอร์โนวา จะมีมวลได้ไม่เกิน 60 มวลสุริยะ 


นักดาราศาสตร์ตั้งสมมุติฐานว่า สาเหตุที่มีหลุมดำที่มีมวลสูงจนดูจะเป็นไปไม่ได้อาจมีสาเหตุที่ไม่น่าจะซับซ้อนมากนัก นั่นคือหลุมดำเหล่านั้นก็เป็นผลผลิตจากการชนและหลอมรวมกันของหลุมดำที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ นั่นก็คือมีการชนและหลอมรวมกันต่อกันเป็นทอด ๆ จนสร้างหลุมดำที่มีมวลสูงมากขึ้นเรื่อย ๆ 

สมมุติฐานนี้มีหลักฐานสนับสนุน นั่นคือหลุมดำที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วงจีดับเบิลยู 231123 หมุนรอบตัวเองเร็วมากจนแทบจะทะลุขีดจำกัดทางทฤษฎี ซึ่งเป็นหลักฐานที่สนับสนุนว่าหลุมดำทั้งสองแห่งเกิดจากการชนและหลอมของหลุมดำมาก่อน เพราะการชนและหลอมรวมของหลุมดำทำให้เกิดหลุมดำที่เกิดขึ้นใหม่หมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นด้วย 

สมมุติฐานนี้ยังช่วยอธิบายและยืนยันทฤษฎีเกี่ยวกับการกำเนิดหลุมดำอีกชนิดหนึ่ง นั่นคือหลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งเป็นหลุมดำยักษ์ที่มวลสูงมากในระดับหลายล้านมวลสุริยะ ซึ่งนักดาราศาสตร์ต่างสงสัยมานานแล้วว่าหลุมดำที่มีมวลมากมหาศาลอย่างนั้นเกิดขึ้นมาได้อย่างไร การชนและหลอมรวมกันเป็นทอดอาจเป็นคำตอบก็ได้

อย่างไรก็ตาม อาจมีกระบวนการอื่นที่ซับซ้อนเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ซึ่งนักดาราศาสตร์กำลังถอดรหัสหาคำตอบจากคลื่นความโน้มถ่วงนี้อยู่