แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ หลุมดำ แสดงบทความทั้งหมด
แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ หลุมดำ แสดงบทความทั้งหมด

ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับหลุมดำ โดย สตีเฟน ฮอว์คิง

       สตีเฟน ฮอว์คิงมีทฤษฎีใหม่ เกี่ยวกับหลุมดำในจักรวาล เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในโลกที่ยังมีชีวิตอยู่

อะไรคือสิ่งที่ยืนยันว่าเป็นหลุมดำ?
ภาพที่ 1 ภาพเส้นกาล-อวกาศที่ถักถอขึ้น เกิดเป็นแรงโน้มถ่วง
       เป็นคำถามที่ดีครับ ตามที่นักทฤษฎีฟิสิกส์เข้าใจ กาล-อวกาศ เป็นเหมือนผืนผ้าที่อยู่ทั่วจักรวาล กลายเป็นแรงโน้มถ่วง เส้น"ขอบฟ้าเหตุการณ์"คือเขตที่หากตกลงไป จะไม่มีสิ่งใดกลับขึ้นมาได้แม้แต่แสง จากนั้นในปี 1974 ฮอว์คิงได้เสนอแนวคิดว่ามีอนุภาคบางตัวที่สามารถหนีออกจากหลุมดำได้ โดยอนุภาคดังกล่าวมีความเร็ว"มากกว่าความแสง" อนุภาพชนิดนี้ถูกตั้งชื่อว่า "รังสีฮอว์คิง"



ผมคิดว่า ผมสามารถแสดงให้เห็นว่า
ไม่มีใครที่จะสามารถเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมได้
มีอะไรผิดปกติเกี่ยวกับควอนตัม?
       กลศาสตร์ควอนตัมมันเข้ากันไม่ได้กับทฤษฎีอื่น ๆ เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีทั้งสองนี้มันเกี่ยวกับหลุมดำ แต่ตัวทฤษฎีเองเข้ากันไม่ได้ ทำให้มันยากที่จะเข้าใจหลุมดำ ฮอว์คิงใช้ทฤษฎีควอนตัมในการอธิบายว่าหลุมดำไม่น่าจะมีสีดำสนิท หลุมดำควรจะปล่อยรังสีฮอว์คิงออกมาจำนวนเล็กน้อย ซึ่งทำให้หลุมดำสูญเสียมวลไปจนกระทั้งหลุมดำไม่มีมวล ในที่สุดหลุมดำก็จะหายไป



แสดงว่าหลุมดำไม่ได้อยู่ตลอดไป แล้วปัญหาที่เกิดขึ้นคืออะไร?
       ทฤษฎีของรังสีฮอว์คิงกล่าวว่า เมื่อหลุมดำตาย ทุกอย่างที่ถูกหลุมดำดูดเข้าไปจะหายไปกับหลุมดำ! แต่ฟิสิกส์ควอนตัมกล่าวว่า ข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคจะไม่ถูกทำลายแม้แต่อยู่ในหลุมดำ จึงเกิดความขัดแย้งนี้ขึ้น ทฤษฎีอื่น ๆ ได้แนะนำให้แก้ปัญหา "ข้อมูลขัดแย้ง" โดยกล่าวว่า อนุภาค(ข้อมูล)สามารถหนีออกจากหลุมดำได้ (เรียกว่า การระเหยของหลุมดำ) แต่ฮอว์คิงไม่เห็นด้วย จนกระทั้ง 30 ปีต่อมา(2004) เขาคำนวณตัวเลขและพบว่า การระเหยของหลุมดำอาจจะเป็นไปได้


ด้านขวามือ เป็นลักษณะของ"กำแพงไฟ"
หมายความว่าทุกคนในขณะนี้เห็นด้วยเกี่ยวกับหลุมดำ?

       18 เดือนก่อนหน้านี้ ชุมชนนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับหลุมดำได้พูดถึงแนวคิดใหม่ คือ บริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์จะมีกำแพงไฟอยู่ (firewall) แต่แนวคิดนี้กลับขัดแย้งกับทฤษฏีสัมพันธภาพ เนื่องจากทฤษฏีสัมพันธภาพกล่าวว่า อนุภาคที่กำลังจะเข้าสู่หลุมดำจะเดินทางผ่านไปเฉยๆราวกับว่าไม่มีอะไรขวางทางอยู่ (ทฤษฎีปัจจุบันกล่าวว่ามันมีกำแพงไฟอยู่)




ทฤษฎีใหม่นี้ไม่สอดคล้องกับทั้งทฤษฎีควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธ!
       จริง! ทฤษฎีกำแพงไฟนี้ ชี้ให้เห็นว่าหนึ่งในสองทฤษฎีนี้ผิด ดังนั้นนักฟิสิกส์จึงพยายามเพื่อหาทางแก้ปัญหาเหล่านี้ ตอนนี้ฮอว์คิงได้แนะนำว่า ควรเน้นในเรื่องการอนุรักษ์พลังงาน - ขอบฟ้าเหตุการณ์

เดี๋ยวก่อน! ... หมายความว่าอนุภาคสามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้หรือ?
       อาจเป็นไปได้ แม้ว่าอนุภาคอาจจะต้องใช้ความเร็วแสง "เส้นของ'ขอบฟ้าเหตุการณ์'ไม่ได้อยู่ในหลุมดำ" เขาเสนอแนวคิดใหม่ เปลี่ยนจากเส้นขอบฟ้าของเหตุการณ์ เป็นเส้น "ขอบฟ้าฟ้าปรากฏ"

แล้วเส้นขอบฟ้าทั้งสองแตกต่างกันอย่างไร?
       ยังไม่มีความชัดเจน ความคิดของขอบฟ้าปรากฏยังไม่สมบูรณ์ บทความล่าสุดของฮอว์คิงเสนอว่า กลศาสตร์ควอนตัมอาจบอกได้ว่าทั้งสองนี้ต่างกันอย่างไร

ลักษณะของหลุมดำ
นี้เป็นการค้นพบใหม่ใช่หรือไม่?
       ก็ไม่เชิง! เนื้อหาหลักของผลงานวิจัยใหม่นี้ เป็นความพยายามที่จะใช้แนวคิดเหล่านี้ในการแก้ไขความขัดแย้งเรื่องกำแพงไฟ แต่การล้มแนวคิด'ขอบฟ้าเหตุการณ์' ก็เหมือนกับล้มแนวคิด'ขอบฟ้าฟ้าปรากฏ'ไปด้วย สุดท้ายข้อมูลควอนตัมก็จะหายไปเช่นเดิม แต่ฮอว์คิงบอกว่าไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เขาแนะนำว่าโครงสร้างของหลุมดำที่อยู่ด้านล่างของขอบฟ้าจะมีความวุ่นวาย ทำให้มันยากที่จะเข้าใจข้อมูลที่ถูกปล่อยออกมา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ข้อมูลจะยุ่งเหยิงไปหมด ไม่สามารถเข้าใจข้อมูลเหล่านั้นได้ แต่มันจะไม่ถูกทำลายจริง" มันเหมือนกับการพยากรณ์อากาศบนโลก ซึ่งไม่สามารถคาดการณ์สภาพอากาศล่วงหน้าได้หลายวัน"


ฮอว์คิงใช่มั้ย? ที่จะแก้ไขความขัดแย้งนี้ได้?
       บทความของฮอว์คิงสั้นมาก มีเพียง 2 หน้าเท่านั้น และไม่มีการคำนวณ ดังนั้น แนวคิดของฮอว์คิงยังคงไม่สามารถารุปได้แน่ชัด ดูเหมือนว่าฮอว์คิงจะเปลี่ยนจาก กำแพงไฟ มาเป็น กำแพงที่แปรปรวน ซึ่งมันมีความหมายใกล้เคียงกัน จริงๆแล้วยังไม่มีหลักฐานใด ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าฮอว์คิงแย้งเรื่องกำแพง

ศาสตราจารย์ สตีเฟน ฮอว์คิง
มันสำคัญไหม? ถ้าฮอว์คิงคิดถูก?
       ถ้าฮอว์คิงสามารถอธิบายเกี่ยวกับหลุมดำที่นำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของกลศาสตร์ควอนตัมพัทธภาพทั่วไป เราอาจจะเรียนรู้บางฟิสิกส์ใหม่ ซึ่งอาจมีผลกระทบเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาล

ถ้าฮอว์คิงคิดผิดหล่ะ?
       ทุกคนไม่ชอบความผิดพลาด - และฮอว์คิงเป็นมนุษย์ ในวันเกิดครบรอบ 70 ปีของเขา ในงานวิทยาศาสตร์ที่มีนักวิทยาศาสตร์ที่แย้งทฤฏีของเขา ว่าข้อมูลจะไม่ถูกทำลายโดยหลุมดำ ซึ่งต่อมาฮอว์คิงพบว่าแนวคิดของเขาผิด! มันเป็น "ความผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" - ฮอว์คิงกล่าว

"Biggest Blunder" - S. H.

ที่มาและข้อมูลเพิ่มเติม
1. http://www.newscientist.com/article/dn24937-stephen-hawkings-new-theory-offers-black-hole-escape.html
2. http://arxiv.org/pdf/1401.5761v1.pdf

การทดลองใหม่ เพื่อค้นหาพลังงาน(รังสีฮอว์คิง)ที่หนีออกมาจากหลุมดำ


       การทดลองในห้องปฏิบัติการ แสดงให้เห็นว่าพลังงานจะหนีออกมาจากหลุมดำอย่างไร ซึ่งเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์ได้ที่ถกเถียงกันอยู่ ว่าแสงไม่สามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้? แต่มีบางสิ่งที่อาจจะหนีมาจากหลุมดำได้ มันเป็นชนิดของพลังงาน เรียกว่า "รังสีฮอว์คิง" ซึ่งเสนอโดยสตีเฟน ฮอว์คิง ในปี ค.ศ. 1974. จนกระทั้งปัจจุบัน ยังไม่มีใครเคยเห็นหรือตรวจสอบพบว่ามีรังสีฮอว์คิงอยู่จริง แต่มีนักวิทยาศาสตร์ท่านหนึ่งคิดว่าเขาอาจจะได้การบันทึกหลักฐานสำคัญ คือ : พลังงานบางชนิดซึ่งเป็นประเภทที่อยู่ในหลุมดำได้หายไปจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ ถ้านักวิทยาศาสตร์อื่น ๆ สามารถทำซ้ำและได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกัน เรื่องนี้จะนำเสนอหลักฐานที่แสดงว่ารังสีฮอว์คิงมีอยู่จริง

       Daniele Faccio เรียกการทดลองแบบใหม่นี้ว่า "งานที่น่าตื่นตาตื่นใจ และแหวกแนวทำงาน" นักฟิสิกส์ท่านอื่นก็ได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้ว่า "มันแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ทุกคนคิดว่าเป็นไปไม่ได้"

       หลุมดำเป็นสถานที่ที่มีมวลมหาศาล(M)บรรจุอยู่ในปริมาตรที่น้อยนิด(V)(ความหนาแน่นมหาศาล) หลุมดำมวลมหาศาลสามารถม้วนกาแล็คซี่ทั้งหมดเข้าหากัน นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อว่าไม่มีอะไร ---แม้แต่แสง--- ที่สามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้ แต่ในปี 1974 นักฟิสิกส์ สตีเฟน ฮอว์คิง จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษ เสนอความคิดใหม่จากเดิมอย่างสิ้นเชิง เขาบอกว่าอนุภาคบางตัวสามารถวิ่งออกมาจากหลุมดำได้(รังสีฮอว์คิง)

       ความคิดของเขามาจากโลกของฟิสิกส์ควอนตัม มันเป็นกฎควบคุมการเคลื่อนไหวและพฤติกรรมของอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอม ตามฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคคู่มักจะโผล่มาและดำรงอยู่ แต่เมื่อพวกมันชนกัน มันหายไปอีกครั้ง


       อะไรจะเกิดขึ้นถ้าอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นที่ขอบของหลุมดำ และมีเพียงหนึ่งตัวตกลงไปในหลุมดำ---ฮอว์คิงสงสัย เขาสรุปว่า อนุภาคอีกตัวก็อาจหนีมาจากหลุมดำได้ และเหมือนอนุภาคนี้จะมาจากหลุมดำ เมื่อเวลาผ่านไป เพียงพอที่อนุภาคจะมีชีวิตรอด - เรียกว่าอนุภาคเหล่านี้ว่ารังสีฮอว์คิง -ซึ่งจะทำให้หลุดำหายไปทั้งหมด

       สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามค้นหารังสีฮอว์คิง ได้ทำการทดลองมากมาย ซึ่งเรื่องยุ่งยากมาก เพราะนักฟิสิกส์ไม่สามารถเข้าใกล้หลุมดำได้ (ใกล้ที่สุดก็ยังคงห่างหลายพันปีแสง) อีกเหตุผลที่มันพิสูจน์ได้ยากคือ รังสีฮอว์คิงอาจจะจาง ๆ ทำให้กล้องโทรทรรศน์ไม่สามารถมองเห็นมันได้

นักฟิสิกส์ ชื่อ Jeff Steinhauer
       Jeff Steinhauer เป็นนักฟิสิกส์ จากสถาบันเทคโนโลยีในไฮฟา(Haifa) การทดลองใหม่ Steinhauer เขาไม่ได้สร้างหลุมดำจริง ๆ ขึ้นมา แต่เขาสร้างแบบอะนาล็อก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เลียนแบบคุณสมบัติบางส่วนของหลุมดำ และใช้เสียงแทนแสง

       เสียงคล้ายกับแสง คือเดินทางเป็นคลื่น เพื่อที่จะเข้าใจการทำงานของSteinhauer ลองจินตนาการว่ามีเครื่องบินเจ็ทที่กำลังบินด้วยเร็วมากกว่าความเร็วของเสียง แล้วนักบินที่อยู่ด้านหลังเคาะหน้าต่างห้องนักบิน นักบินที่อยู่ข้างหน้าจะไม่ได้ยินเสียง เพราะเครื่องบินบินเร็วกว่าเสียง

       การทดลองของ Steinhauer ก็สร้างสถานการณ์ที่คล้ายกัน คือ เร่งอะตอมให้มีความเร็วถึงจุดที่อะตอมเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าเสียง ถึงจุดนี้ อะตอมจะไม่สามารถหวนกลับได้ ซึ่งเปรียบกับ"ขอบฟ้าเหตุการณ์" จุดที่ไม่มีแสงหนีออกมาได้ เขาตรวจจับคลื่นเสียงที่เกิดขึ้นที่บริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์ในห้องปฏิบัติการ

       Steinhauer พบว่ามีคลื่นบางส่วนสามารถหลบหนีออกมาได้ เขาสรุปว่านี้คือหลักฐานของรังสีฮอว์คิง เขาอธิบายการค้นพบของเขา12 ตุลาคม ในนิตยสาร "Nature Physics"

       นักฟิสิกส์ William Unruh ใช้เวลาทศวรรษที่ผ่านมาในการศึกษาหลุมดำและรังสีฮอว์คิง การทดลองใหม่เป็น "สิ่งที่น่าจะใกล้เคียงกับความเป็นจริงที่สุด" ในการหารังสีฮอว์คิง ในขณะเดียวกันเขาบอกว่า คลื่นเสียงอาจจะมาจากที่อื่นก็เป็นได้ ดังนั้นสำหรับตอนนี้เขามีความคิดเห็นว่า "รังสีฮอว์คิงยังไม่ได้รับการพิสูจน์"

       หลุมดำในการทดลองจะแตกต่างจากในอวกาศ การหารังสีฮอว์คิงจากหลุมดำในห้องปฏิบัติการอนาล็อกที่สร้างขึ้น "ไม่ได้พิสูจน์ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเช่นเดียวกับหลุมดำที่อยู่ในอวกาศ" แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนมั่นใจมากขึ้นว่า รังสีฮอว์คิงมีอยู่จริง

ที่มา https://student.societyforscience.org/article/escape-lab-built-black-hole

เข้าสู่หลุมดำ | Into a Black Hole | โดยสตีเฟน ฮอว์คิง

คุณได้ยินผม(สตีเฟน ฮอว์คิง)ไหม?
       มันเป็นความสุขสำหรับผมที่ได้กลับไปประเทศชิลีอีกครั้ง ในเพื่อเฉลิมฉลองวันเกิด 60 ปี ของเพื่อนเก่าและเพื่อนร่วมงานที่ผมนับถือ เขาชื่อ 'Claudio Bunster' ผู้ที่ผมได้รู้จักกับเขามาเกือบ 40 ปี Claudioทำงานทางด้านวิทยาศาสตร์ทั่วไป อยู่ในเมือง Valdivia ที่ CECs ซึ่งเป็นศูนย์ที่เขาสร้างขึ้น สถานที่นี้ มันมีความหมายกับผม

หนังเรื่อง The Black Hole
ฉายในปี 1979
       ว่ากันว่า 'ความจริง'บางครั้งก็แปลกกว่า'นิยาย' และไม่มีที่ไหนเลยที่เป็นจริงมากกว่ากรณีของหลุมดำ ความจริงของหลุมดำเป็นสิ่งที่แปลกกว่าในนิยาย ที่ซึ่งแต่งขึ้นโดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ ผมจำได้ว่าผมเคยดูภาพยนตร์ของ Walt Disney film, เรื่อง The Black Hole, ฉายในปี 1979 มันเป็นเรื่องของยานอวกาศที่ถูกส่งไปสำรวจหลุมดำที่ซึ่งเพิ่งถูกค้นพบ มันไม่ได้เป็นหนังที่ดีมาก แต่มันมีตอนจบที่น่าสนใจ หลังจากที่ยานโคจรรอบหลุมดำ  นักบินอวกาศก็คิด!...วิธีเดียวที่จะเรียนรู้สิ่งที่เกิดขึ้นอยู่ในหลุมดำ คือ การลงไปในหลุมดำ ดังนั้นเขาจึงลงไปในหลุมดำ... เขาโผล่ออกมาในจักรวาลใหม่. นี่คือตัวอย่างของการใช้หลุมดำเป็นรูหนอนในนิยายวิทยาศาสตร์ (รูหนอนในนิยาย มันสามารถเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกจักรวาลอื่น หรือไปยังตำแหน่งอื่นในจักรวาลเดียวกัน) ถ้าหากว่าคนที่เข้าไปในหลุมดำยังมีชีวิตอยู่ นั้นจะทำให้เราสามารถเดินทางท่องอวกาศได้ มิฉะนั้น เราก็คงเดินทางด้วยความเร็วที่เชื่องช้า เพราะเราไม่สามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์

       ในความเป็นจริง นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ไม่น่าจะแปลกใจมาก เกี่ยวกับเรื่องราวของหลุมดำ เพราะเรื่องนี้ได้อยู่ในแนวคิดของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์มานานกว่า 200 ปีแล้ว

หนังสือของ ลาปลัส
       ใน 1783 ติวเตอร์ ของมหาลัย'เคมบริดจ์' ชื่อ 'John Michell' ได้เขียนบทความในรายการปรัชญาของราชสมาคมแห่งลอนดอน เกี่ยวกับสิ่งที่เขาเรียกว่า"ดาวมืด" เขาชี้ให้เห็นว่า ดาวที่มีมวลมากพอและมีขนาดเล็ก จะมีสนามแรงโน้มถ่วงที่สูงมาก จนกระทั้งแสงไม่สามารถวิ่งหนีออกมาได้ แสงใดๆที่ออกมาจากพื้นผิวของดาวมืดนี้ จะถูกดึงกลับโดยแรงโน้มถ่วงของดาวมืด John Michell ยังกล่าวอีกว่า ดาวแบบนี้ อาจจะมีเป็นจำนวนมาก แม้ว่าเราจะไม่สามารถเห็นดาวเหล่านั้น เพราะแสงจากดาวมืดจะไม่มาถึงเรา แต่เรายังคงรู้สึกถึงความโน้มถ่วงของมัน. วัตถุดังกล่าวเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า"หลุมดำ"

       ข้อเสนอแนะของที่คล้ายกันทำไม่กี่ปีต่อมา โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ "ปีแยร์-ซีมง ลาปลัส"(ลาปลาส) เขาได้เขียนเรื่องนี้เอาไว้ในหนังสือ 'The System of the World' ที่เขาแต่งขึ้น บางทีเขาอาจจะคิดว่ามันเป็นความคิดที่บ้ามาก

       ทั้งมิเชลล์และลาปลัส มีแนวคิดว่าแสงประกอบด้วยอนุภาคคล้ายลูกปืนใหญ่ ที่ยิงขึ้นฟ้า แล้วแรงโน้มถ่วงก็ดึงลูกปืนไว้ ทำให้ลูกปืนค่อยๆลดความเร็วลง และตกลงมายังพื้น แต่การทดลองที่โด่งดัง(Michelson–Morley experiment) โดยชาวอเมริกัน 2 คน คือ Michelson และ Morley ในปี 1887 แสดงให้เห็นว่า แสงเดินทางด้วยความเร็ว 186,000 ไมล์ต่อวินาทีเสมอ ไม่ว่ามันมาจากไหน

       นี้เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ มันไม่สอดคล้องกับแนวคิดของอวกาศและเวลา แต่ในปี 1915 ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา ไอน์สไตน์เสนอว่า อวกาศและเวลา(กาล-อวกาศ)ไม่ได้อยู่แยกจากกัน แต่พวกมันมีทิศทางที่แตกต่างกัน กาล-อวกาศนี้ไม่แบน แต่สามารถบิดเบี้ยวและโค้งงอได้โดยสสารและพลังงานในนั้น... เพื่อที่จะเข้าใจในเรื่องนี้ นึกภาพแผ่นยางหนาๆที่มีลูกโบลิ่งวางอยู่บน(ซึ่งเปรียบเหมือนดวงดาววางบนอวกาศ) น้ำหนักลูกโบลิ่งจะกดลงไปในยาง และจะทำให้แผ่นยางโค้งงอ

       ในปี 1919 ชาวอังกฤษเดินทางไปแอฟริกาตะวันตก เพื่อมองไปที่แสงจากดาวที่ห่างไกล ที่ผ่านใกล้ดวงอาทิตย์ในช่วงอุปราคา พวกเขาพบว่า ตำแหน่งของดาวถูกขยับขึ้นเล็กน้อยจากตำแหน่งปกติ แสดงให้เห็นว่าเส้นทางของแสงจากดาว ผ่านกาล-อวกาศที่โค้งงอเนื่องจากน้ำหนักของดวงอาทิตย์ นั้นทำให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้รับการยืนยัน

       หากเราวางน้ำหนักที่หนักมาก และมากขึ้นๆ น้ำหนักเหล่านี้จะกดแผ่นยาง จนทำให้เกิดเป็นหลุมลึกมาก จนกระทั้งไม่มีสิ่งใดกลับขึ้นมาจากหลุมได้

       สิ่งที่เกิดขึ้นในกาล-อวกาศ เป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธทั่วไป ดาวจะบิดเบือนกาล-อวกาศที่อยู่รอบๆมัน ยิ่งดาวมีมวลมากและมีขนาดเล็กมาก(ความหนาแน่นสูงขึ้น) มันจะยิ่งทำให้กาล-อวกาศเกิดหลุมที่ลึกมากตามไปด้วย ถ้าดาวขนาดใหญ่มีการเผาผลาญเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ลดลง และหดตัวลงจนมันมีขนาดต่ำกว่า"ขนาดวิกฤต" มันจะก่อให้เกิดหลุมลึกในกาล-อวกาศที่ซึ่งแสงที่ไม่สามารถหลุดออกมาได้

       วัตถุดังกล่าวได้รับการตั้งชื่อว่า"หลุมดำ"โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ชื่อ "John Wheeler" ซึ่งเป็นหนึ่งในคนแรกที่ตระหนักถึงความสำคัญและอันตรายของหลุมดำ ชื่อของหลุมดำ(Black Hole)ถูกแพร่หลายไปอย่างรวดเร็ว ชื่อนี้ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นสิ่งที่มืดและลึกลับ แต่ปีที่ผ่านมา มีผู้คนบางกลุ่มที่ต่อต้านชื่อนี้(Black Hole) ซึ่งให้เหตุผลว่า เป็นชื่อที่"ลามกอนาจาร!"

A Black Hole Has No Hair
       หากมองหลุมดำจากภายนอก เราจะไม่สามารถบอกสิ่งที่อยู่ภายในหลุมดำได้ หากเราโยนโทรทัศน์ แหวนเพชร หรือศัตรูที่เลวร้ายที่สุดของคุณลงในหลุมดำ หลุมดำจะจำเพียงแค่ว่า ของที่ตกลงมานั้น มีมวลรวมเท่าใดและสถานะของการหมุนเป็นแบบใด John Wheeler เรียกเหตุการณ์นี้ว่า "หลุมดำไม่มีผม" (A Black Hole Has No Hair)

       หลุมดำมีขอบเขตของมัน เรียกว่า"ขอบฟ้าเหตุการณ์" มันเป็นที่ๆแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะดึงแสงกลับลงไปในหลุมดำ เนื่องจากไม่มีอะไรสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง ดังนั้นทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาล จะไม่สามารถขึ้นมาจากหลุมดำได้

ลักษณะการตกลงไปในหลุมดำ
ขาจะถูกหลุมดำดึงอย่างแรง
กลายเป็นเส้นสปาเก็ตตี้
       การข้าม'ขอบฟ้าเหตุการณ์'จะเหมือนกับการที่เราตกลงไปใน'น้ำตกไนแอการา' ถ้าเราอยู่เหนือน้ำตกและถ้าเราพายเรือเร็วพอ เราก็จะไม่ตก แต่ถ้าเราอยู่เลยขอบของหน้าผาไปแล้ว เราจะไม่สามารถพายเรือ.กลับขึ้นมาได้ หากขาของเราตกลงไปในหลุมดำก่อน หลุมดำจะดึงขาเรา แต่ไม่ได้ดึงส่วนหัวและลำตัวของเรา นั้นจะทำให้เราถูกยืดให้ยาวและแบน ถ้าหลุมดำมีมวลไม่กี่เท่าของดวงอาทิตย์ ตัวของเราจะถูกฉีกขาดออกจากกัน และกลายเป็นเส้นสปาเก็ตตี้ก่อนที่หัวเราจะไปถึงเส้นขอบฟ้า แต่ถ้าเราตกลงไปในหลุมดำขนาดใหญ่มาก ซึ่งมีมวลหลายล้านเท่าของดวงอาทิตย์ เราจะไปถึงเส้นขอบฟ้าโดยไม่ยาก ดังนั้นถ้าหากเราต้องการที่จะสำรวจภายในของหลุมดำ ให้เลือกหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ ประมาณล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นหลุมดำที่อยู่ศูนย์กลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานี้เอง

       เราจะไม่ได้เห็นอะไรในขณะที่เรากำลังตกลงไปในหลุมดำ หากมีผู้ที่อยู่ห่างๆและกำลังมองเราอยู่ เขาก็จะไม่เห็นเหตุการณ์ใดๆที่อยู่ในเส้น'ขอบฟ้าเหตุการณ์' ขณะที่เรากำลังตกลงไปในหลุมดำ(ยังไม่ถึงเส้นขอบเหตุการณ์) เขาจะเห็นตัวเราเป็นเหมือนแสงสีแดงหรี่ๆ และก็เลื่อนหายไปจากสายตาของเขา โลกภายนอกจะรับรู้ว่าเราได้หายไปตลอดกาล

หลุมดำไม่มีผม
       ดั่งวลีที่ John Wheeler ได้เคยกล่าวไว้ ว่า "หลุมดำไม่มีผม"... คนที่อยู่ในหลุมดำ จะไม่สามารถบอกคนที่อยู่นอกหลุมดำได้ว่า มีสิ่งใดอยู่ในหลุมดำ ซึ่งหมายความว่าหลุมดำจะมีข้อมูลจำนวนมากที่ซ่อนอยู่ภายใน แต่หลุมดำ มีปริมาตรและพื้นที่ๆจำกัด ข้อมูลเหล่านั้นต้องใช้พลังงาน และพลังงานก็มีมวล ซึ่งถูกเสนอโดย Einstein สมการที่โด่งดัง(E = MC^2) ดังนั้นถ้ามีข้อมูลที่มากเกินไปในหลุมดำ มันก็จะยุบลงไปในหลุมดำ ขนาดของหลุมดำจะสะท้อนให้เห็นถึงปริมาณของข้อมูลที่หลุมดำเก็บไว้(ยิ่งหลุมดำมีขนาดใหญ่ แสดงว่ามันดูดวัตถุไว้มาก) มันก็เหมือนการซ้อนหนังสือมากขึ้นๆในห้องสมุด ในที่สุดชั้นวางหนังสือจะยุบลงไป

       หากปริมาณของข้อมูลที่ซ่อนอยู่ภายในหลุมดำ ขึ้นอยู่กับขนาดของหลุม จากหลักการทั่วไป แสดงว่าว่าหลุมดำจะมีอุณหภูมิสูง และเปร่งแสงเหมือนกับส่วนของโลหะร้อน แต่นั้นเป็นไปไม่ได้ เพราะเรารู้ว่าไม่มีอะไรที่ออกมาจากหลุมดำได้ มันเป็นความคิด??? แต่ผมค้นพบว่า อนุภาคสามารถรั่วไหลออกมาจากหลุมดำได้ เหตุผลก็คือว่า อนุภาคมีขนาดเล็กมาก! ตาม"หลักความไม่แน่นอน" ที่ค้นพบโดย "แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก" ในปี 1923 มีใจความว่า "ยิ่งรู้เกี่ยวกับอนุภาคนั้นมาก มันยิ่งไม่แน่นอน" พิจารณาหลุมดำขนาดเล็ก เราจะรู้ตำแหน่งของอนุภาคค่อนข้างชัดเจน นั้นหมายความว่า เราจะไม่รู้ความเร็วที่ชัดเจน ซึ่งเป็นไปได้ว่า มีบางอนุภาค จะสามารถมีความเร็ว"มากกว่าความเร็วแสง" อนุภาคนั้น จะสามารถหลุดออกมาจากหลุมดำได้ พิจารณาหลุมดำขนาดใหญ่ เราไม่รู้ตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาค ดังนั้น อนุภาคนั้นจะมีความเร็วที่แน่นอน คือ ความเร็วแสง ซึ่งไม่สามารถหลุดออกมาจากหลุมดำได้ นั้นหมายความว่า ยิ่งหลุมดำมีขนาดเล็ก(เช่น หลุมดำจิ๋ว) ยิ่งจะปล่อยอนุภาคออกมามาก อนุภาคดังกล่าว ถูกเรียกตามชื่อผู้คิดแนวคิดนี้ คือ "รังสีฮอว์คิง", (1974)

เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ โดย CERN
       นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นหาหลุมดำขนาดเล็ก(ไม่ใช่หลุมดำจุ๋ว)เหล่านั้น แต่จนถึงขณะนี้ไม่พบ นี้เป็นที่น่าเสียดาย เพราะถ้าพวกเขาหาพบ ผมน่าจะได้รางวัลโนเบล ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่ง คือ เราอาจจะสามารถที่จะสร้างหลุมดำขนาดเล็กในมิติพิเศษของเวลา-อวกาศได้ ตามทฤษฎี มิติที่เราสามารถสัมผัสได้ มีเพียง 4 มิติ จากทั้งหมด 10 หรือ 11 มิติ เราไม่เห็นมิติพิเศษเหล่านี้เพราะแสงไม่กระจายผ่านมิติพวกนั้น มันผ่านเพียง 4 มิติ  การสร้างหลุมดำขนาดเล็กในมิติพิเศษเป็นเรื่องง่ายมาก โดยใช้"เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่", (the Large Hadron Collider) โดย "องค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป", (CERN) เครื่องเร่งนี้มีลักษณะเป็นอุโมงค์วงกลมยาว 27 กิโลเมตร อนุภาคเดินทางรอบอุโมงค์ในทิศทางตรงข้าม และทำให้เกิดการชนกัน บางส่วนของการชนกันอาจสร้างหลุมดำขนาดเล็กขึ้น เหล่านี้จะแผ่อนุภาคในรูปแบบที่จะง่ายต่อการศึกษา ดังนั้นในที่สุด ผม(ฮอว์คิง)อาจได้รับรางวัลโนเบล

       เมื่ออนุภาคหนีออกมาจากหลุมดำได้ หลุมจะสูญเสียมวลและหดตัว ยิ่งหดตัวมาก อนุภาคก็จะยิ่งหนีออกมาได้มากขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดหลุมดำจะสูญเสียมวลทั้งหมดและหายไป แล้วอะไรจะเกิดขึ้นกับอนุภาคทั้งหมดและนักบินอวกาศตกลงไปในหลุมดำ? เมื่อหลุมดำหายไป พวกเขาไม่สามารถเกิดขึ้นมาได้อีก อนุภาคที่ออกมาจากหลุมดำ มีลักษณะแบบสุ่มสมบูรณ์ และอนุภาคที่ขึ้นมาได้ จะไม่มีทางเป็นเหมือนเดิม เหมือนที่ก่อนมันจะตกลงไป อนุภาคที่ตกลงไปในหลุมดำ(กลายเป็นเพียงข้อมูล)ควรจะออกมาหมด ถ้าข้อมูลสูญหาย นั้นจะเป็นปัญหาที่อยู่เหนือความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์

       กว่า 200 ปีที่ผ่านมา เรามีความเชื่อในสิ่งวิทยาศาสตร์พิสูจน์ได้ และเราจะค้นหากฎของวิทยาศาสตร์ที่ใช้คำนวณวิวัฒนาการของจักรวาล... นี่คือแนวคิดของลาปลัส(ลาปลาส) ถ้าเรารู้สถานะของจักรวาลในขณะใด ๆ กฎทางวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบช่วงเวลาในอนาคตและเวลาที่ผ่านมาทั้งหมดได้

       ครั้งหนึ่ง นโปเลียนถามลาปลาสว่า พระเจ้าสร้างความสมดลได้อย่างไร? ลาปลาสตอบว่า ผมไม่จำเป็นต้องสมมุติฐาน! ...ผมไม่คิดว่าลาปลาสอ้างว่าพระเจ้าไม่มีอยู่จริง แต่ลาปลาสหมายถึง เขาไม่สามารถเปลี่ยนกฏทางวิทยาศาสตร์ได้ และนั้นเป็นสิ่งสำคัญของกฏทางวิทยาศาสตร์ "กฏทางวิทยาศาสตร์จะเป็นกฏทางวิทยาศาสตร์ก็ต่อเมื่อไม่มีสิ่งเหนือธรรมชาติมาเปลี่ยนแปลงกฏ"

       ตามแนวคิดของลาปลาส หากรู้ตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคใด ๆ เราจะสามารถทำนายอนาคตของอนุภาคเหล่านั้นได้... แต่ตามหลักความไม่แน่นอน กล่าวว่า หากเรารู้ตำแหน่งของอนุภาคอย่างชัดเจน เราจะรู้เรื่องความเร็วของอนุภาคเหล่านั้นลดน้อยลง พูดอีกอย่างก็คือ เราไม่สามารถรู้ทั้งตำแหน่งและความเร็วได้พร้อมๆกัน! แล้วเราจะสามารถทำนายอนาคตได้อย่างไร? คำตอบก็คือว่า ถึงแม้เราไม่สามารถแยกพิจารณาของตำแหน่งและความเร็วได้ แต่มีบางสิ่งที่เราสามารถคาดการณ์ได้ สิ่งนั้นเรียกว่า "สถานะควอนตัม" นี้เป็นบางสิ่งที่เราจะสามารถนำมาใช้คำนวณได้ทั้งตำแหน่งและความเร็ว เรายังคงคาดหวังว่าเราจะทำนายอนาคตของจักรวาลได้ หากเรารู้'สถานะควอนตัม'ของจักรวาลในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

       หากข้อมูลหายไปในหลุมดำ เราจะไม่สามารถที่จะทำนายอนาคตได้ เพราะหลุมดำจะทำลายชุดของอนุภาคใด ๆ เช่นชุดข้อมูลของโทรทัศน์ แม้ว่าโอกาสในการการปล่อยก๊าซแปลก ๆ อยู่ในระดับต่ำมาก แต่มันมีแนวโน้มที่จะมีการฉายรังสีความร้อน เช่นเดียวกับแสงจากโลหะร้อนสีแดง ถ้าเราไม่สามารถทำนายสิ่งที่ออกมาจากหลุมดำ มันอาจดูเหมือนว่ามันจะไม่สำคัญอะไรมาก ไม่มีหลุมดำที่อยู่ใกล้ ๆ เรา ดังนั้น นี้จึงเป็นเพียงหลักการ อาจจะมีหลุมดำเสมือนจริงที่เกิดขึ้นจากความผันผวนของสูญญากาศ มันดูดซับชุดของอนุภาค แล้วปล่อยรังศีออกมา และหายไปในสูญญากาศอีกครั้ง จะเป็นเรื่องที่เลวร้ายยิ่งกว่า หากเราไม่สามารถตรวจสอบประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาของเราอย่างได้ หนังสือประวัติศาสตร์และความทรงจำของเรา ก็อาจจะภาพลวงตา มันเป็นส่วนที่บอกเราว่า เราเป็นใคร หากไม่มีมัน เราจะสูญเสียตัวตนของเรา

       ดังนั้น จึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะตรวจสอบว่า ข้อมูลหายไปในหลุมดำ หรือไม่ ตามหลักการ ข้อมูลอาจจะกู้คืนกลับมาได้ หลายคนรู้สึกว่าข้อมูลไม่น่าจะหายไป แต่ไม่มีใครที่สามารถที่จะอธิบายได้ว่า หลุมดำเก็บข้อมูลเหล่านี้ไว้ได้อย่างไร เหล่านี้เป็นข้อโต้แย้งในปีที่ผ่านมา สุดท้ายผมคิดว่า ผมรู้คำตอบ... มันขึ้นอยู่กับความคิดของ"ริชาร์ด ไฟน์แมน" กล่าวว่า ไม่มีประวัติศาสตร์เดี่ยว ๆ แต่จะมีหลายประวัติศาสตร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งจะเป็นประวัติศาสตร์ของตัวเอง(ประวัติศาสตร์ส่วนตัว) ในกรณีนี้ มีประวัติศาสตร์ 2 ชนิด คือ มีหลุมดำและไม่มีหลุมดำ ประเด็นก็คือ จากภายนอกเราไม่สามารถแน่ใจได้ว่ามีหลุมดำหรือไม่ จึงมีโอกาสเสมอว่าไม่ได้มีหลุมดำอยู่

       มันมีความเป็นไปได้ที่จะรักษาข้อมูลไว้ได้ แต่ข้อมูลที่ได้กลับมาจะไม่อยู่ในรูปเดิม เช่นการเผาหนังสือ ผลที่ออกมาคือ ควันและขี้เถ้า 'Kip Thorne'และผมเดิมพันกับ'John Preskill'ไว้ว่า ข้อมูลจะหายไปในหลุมดำ เมื่อผมค้นพบว่าข้อมูลสามารถเก็บไว้ในหลุมดำได้อย่าง ผมยอมรับเดิมพัน ผมได้ให้หนังสือกับเขา 1 เล่ม บางทีสิ่งที่ผมให้ไป อาจเป็นเพียงขี้เถ้า

       สิ่งนี้บอกเราว่า มีความเป็นไปได้ว่า หากเราตกลงไปในหลุมดำ เราจะออกมาในจักรวาลอื่น ประวัติศาสตร์จะถูกเลือกโดยหลุมดำ หลุมดำต้องมีขนาดใหญ่ และถ้ามันหมุน มันน่าจะทะลุผ่านไปจักรวาลอื่นๆ และเราจะไม่สามารถกลับมายังจักรวาลเดิมได้ ดังนั้น ถ้าผมเป็นนักบินอวกาศ ผมจะไม่ลงไปในหลุมดำ

       หากตกลงไปในหลุมดำจะ เราจะไม่สามารถขึ้นมาได้ เหมือนการผสมสี เราไม่สามารถแยกสีที่ผสมรวมกันได้ แต่เราอาจจะไปโผล่ขึ้นที่จักรวาลอื่น ดังนั้น หากคุณรู้สึกว่ากำลังตกลงไปในหลุมดำ จงอย่ายอมแพ้ เพราะทุกสิ่งมีทางออกของมัน
สวัสดีครับ       

พบหลุมดำขนาดใหญ่ใจกลางกาแลกซีขนาดเล็ก | ดาราศาสตร์

หลุมดำขนาดใหญ่ กลางกาแลกซีขนาดเล็ก
ที่มีดวงดาวหนาแน่นมากที่สุดที่เคยเห็น

     นักดาราศาสตร์ได้พบบางสิ่งที่ไม่เหมือนวัตถุ ในสถานที่ที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ มันคือหลุมดำที่ซ่อนอยู่ในหนึ่งในกาแลคซีที่คนไม่ค่อยรู้จัก

     แม้ว่าหลุมดำมีขนาด 5 เท่าของหลุมดำที่ใจกลางของทางช้างเผือกของเรา แต่มันอยู่ในกาแลคซีที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 300 ปีแสง ซึ่งเป็นกาแลกซีที่น้อยกว่าทางช้างเผือกเราถึง 500 เท่า กาแลกซีนี้มีดาวประมาณ 140 ล้านดวง

     กาแลคซีแคระที่มีหลุมดำนี้ เรียกว่า M60-UCD1, เป็นกาแลคซีที่หนาแน่นที่สุดเท่าที่เราเคยเห็น หากคุณอาศัยอยู่ภายในการแลกซีนี้ ท้องฟ้ายามค่ำคืนจะทำให้ตาคุณพร่ามัว เนื่องจากมันมีดาวอย่างน้อย 1 ล้านดวงที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (ท้องฟ้ายามค่ำคืนของเราเท่าที่เห็นจากพื้นผิวโลก จะเห็นดาวเพียง 4,000 ดวงเท่านั้น)

     การสังเกตยังแสดงให้เห็นว่ากาแลคซีแคระนี้อาจจะเป็นส่วนที่หลงเหลือของแกแลคซีขนาดใหญ่ ที่ขาดออกจากกันในระหว่างการชนกับกาแลคซีอื่น ๆ

     "เราไม่รู้ว่ามีทางไหน ที่คุณสามารถทำให้หลุมดำขนาดใหญ่ ให้อยู่ในวัตถุขนาดเล็กนี้" เป็นคำกล่าวของนักดาราศาสตร์ชื่อ 'Anil Seth' มหาวิทยาลัยยูทาห์ ผู้นำการเขียนเกี่ยวกับการศึกษาระหว่างประเทศของกาแลคซีแคระ รับการตีพิมพ์ในฉบับวันพฤหัสบดีของวารสาร Nature.

     ทีมงานของเขานักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์แสง&อินฟราเรด 'Gemini North 8-meter' บนภูเขาไฟเมานาเคของฮาวาย เพื่อการสังเกต M60-UCD1 และวัดขนาดมวลของหลุมดำ

     ภาพคมชัดสูงจากฮับเบิล จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของจักรวาลและความหนาแน่นของดวงดาว ส่วน Spectroscopy ที่ได้จากกล้อง Gemini จะวัดความเคลื่อนไหวของดาว ซึ่งเป็นผลกระทบเนื่องจากแรงดึงดูดของหลุมดำ ข้อมูลเหล่านี้จะใช้ในการคำนวณหามวลของหลุมดำที่มองไม่เห็น

     หลุมดำจะยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่สูงมากของมันเอง กลายเป็นวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดที่มีแรงโน้มถ่วงแรงสูงมาก จนแม้กระทั่งแสงไม่สามารถหนีพ้น หลุมดำมีมวลมหาศาล-มีมวลอย่างน้อย 1 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา - มันอาจจะเป็นศูนย์กลางของกาแลคซีทั้งหลาย

     หลุมดำที่ใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีมวล 4 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์, แต่นั่น มีค่าน้อยกว่า 0.01 เปอร์เซ็นต์ของมวลรวมของทางช้างเผือก

     หากเปรียบเทียบกัน, หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางของ M60-UCD1 มีมวลเป็น 15% ของมวลรวมกาแลคซีขนาดเล็กของมัน


"นั่นเป็นมวลที่น่าตื่นตาตื่นใจมาก! ทางช้างเผือกของเราใหญ่กว่า 500 เท่า และหนักกว่า 1,000 เท่า ของกาแลคซีแคระ M60-UCD1" Seth กล่าว

     มีคำอธิบายหนึ่ง กล่าวว่า M60-UCD1 เป็นกาแลคซีขนาดใหญ่ที่มีดาว 10 พันล้านดวง แต่แล้วมันเข้าใกล้กับศูนย์กลางของกาแลคซีขนาดใหญ่ที่ชื่อ M60, เกิดกระบวนการที่ทำให้ทุกดวงดาวและสสารมืดในส่วนด้านนอกของกาแล็คซี่ถูกฉีกขาดออกไป และกลายเป็นส่วนหนึ่งของ M60

     ทีมงานเชื่อว่า สุดท้ายแล้ว M60-UCD1 อาจจะกลับไปรวมกับศูนย์กลางของ M60 ซึ่งมีหลุมดำของตัวเอง หลุมดำ เจอ หลุมดำ แล้วจะเป็นยังไงต่อไป...

ที่มา http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/41/
The Hubble Space Telescope เป็นโครงการที่ร่วมมือกันระหว่าง องกรค์นาซ่าและอื่นๆ

ควอซาร์ วัตถุที่ปล่อยพลังงานมหาศาล แกนกลางอาจเป็นหลุมดำ! | ดาราศาสตร์

แกลเลอรี่ภาพของเควซาร์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิ
Quasars (QUASi-stellAR objects)

      ควอซาร์ (วัตถุเสมือนดาวฤกษ์) มันอยู่ใกล้ขอบของจักรวาล ค้นพบในปี 1963 นักดาราศาสตร์ประหลาดใจว่า วัตถุดังกล่าวซึ่งเปล่งแสงได้ใกลหลายพันล้านปีแสง จะต้องปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมหาศาล

แล้วควอซาร์ใช้พลังงานมาจากไหน? หลายคนเชื่อว่า ใจกลางควาซาร์เป็นหลุมดำยักษ์ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่เกิดจากก๊าซ, ฝุ่นและดาวที่ตกลงไป (ตกลงไปในหลุมดำ จึงเกิดการระเบิด)

      แกลเลอรี่ภาพของเควซาร์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบินี้ แสดงที่อยู่อาศัยของมัน
ควอซาร์ปรากฏตัวเป็นเหมือนวัตถุดาว แต่มีหอกแหลมที่แตกกระจายตัว(ดังภาพ)

      ภาพในศูนย์และขวามือคอลัมน์เปิดเผยควอซาร์ที่เกี่ยวข้องกับชนกระจัดกระจายและกาแลกซี่รวมซึ่งควรให้ความอุดมสมบูรณ์ของเศษเล็กเศษน้อยที่จะเลี้ยงหลุมดำหิว

ชื่อบทความ A Quasar Portrait Gallery
Credit J. Bahcall (IAS, Princeton), M. Disney (Univ. Wales), NASA
ที่มา http://apod.nasa.gov/

ข้อมูลด้านล่างนี้ มาจาก Wikipedia


      เควซาร์ หรือ เควเซอร์ (อังกฤษ: quasar; IPA: /ˈkweɪzɑr/) เป็นคำย่อของคำว่า Quasistellar Radio Sources หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า แหล่งกำเนิดของคลื่นวิทยุคล้ายกับดวงดาว ถูกค้นพบเมื่อทศวรรษที่ 1960 ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ เริ่มแรกเควซาร์ไม่มีหลักฐานระบุแน่นอนว่าคืออะไร แต่จากที่นักดาราศาสตร์ได้สำรวจและค้นพบ เควซาร์คือวัตถุที่มีแสงสว่างเจิดจ้าเป็นอย่างมาก อยู่ห่างไกลจากโลกด้วยระยะทาง 100,000,000 ปีแสง หรือมีระยะทางมากกว่า 60,000,000 ไมล์ เคลื่อนที่ในอวกาศด้วยความเร็วสูงประมาณ 177,000 ไมล์ต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วเกือบเท่ากับแสง

      เควซาร์อยู่ห่างไกลจากโลกเป็นอย่างมาก จึงมีความเป็นไปได้ว่าอาจจะเป็นวัตถุที่ก่อกำเนิดขึ้นในห้วงอวกาศ ในยุคของการเริ่มแรกแห่งยุคประวัติศาสตร์ของเอกภพ ซึ่งแสงเจิดจ้าที่ได้รับจากเควซาร์นี้ ได้เดินทางมาในห้วงอวกาศด้วยระยะเวลาหลายสิบล้านปี ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ยาวนานมาก เควซาร์อาจจะเดินทางในห้วงอวกาศมายาวนานก่อนที่โลกจะถือกำเนิดขึ้น และจากการศึกษาล่าสุดของนักดาราศาสตร์ได้ระบุว่า เควซาร์คือวัตถุมวลขนาดใหญ่ที่มีลักษณะคล้ายกับดาวฤกษ์ คือมีแสงสว่างในตัวเอง แต่เควซาร์แตกต่างจากดาวฤกษ์ตรงที่มีแสงสว่างมากกว่าถึง 1,000 เท่า และไม่สามารถระบุตำแหน่งในห้วงอวกาศได้อย่างแน่นอน เควซาร์อาจจะมีขนาดใหญ่โตมโหฬารใกล้เคียงกับระบบสุริยะของโลกหรือใหญกว่าเป็นหลายร้อยเท่า และหมุนด้วยความเร็วราว 153,000 ไมล์/วินาที (250,000 กิโลเมตร/วินาที) เควซาร์ อาจจะเป็นแกนของดาราจักรใหม่ที่กำลังก่อตัวอยู่ หรืออาจจะเป็นศูนย์กลางของหลุมดำก็ได้

คุณจะได้เห็นอะไร ถ้าคุณสามารถมองเห็นหลุมดำ? | ดาราศาสตร์

แบบจำลองของหลุมดำ
      คุณจะได้เห็นอะไร  ถ้าคุณสามารถมองเห็นหลุมดำ? คอมพิวเตอร์สร้างภาพจำลองของหลุมดำขึ้น เพื่อตอบคำถามนั้น หลุมดำที่มีแรงโน้มถ่วงที่สูงมาก แม้แต่แสงที่เดินทางผ่านข้างๆมัน ก็ยังโค้งงออย่างเห็นได้ชัด ซึ่งก่อให้เกิดการบิดเบือนภาพจนดูผิดปกติ

      ทุกๆดวงดาว จะมีแสงอยู่ 2 เส้นทาง คือ
  1. มาจากด้านข้างของหลุมดำ ,ใกล้หลุมดำ
  2. แสงจากทุกทิศทุกทางที่ไกล้หลุมดำ จะงอไปรอบ ๆ และกลับมาให้คุณ
      พื้นหลังเดิมถูกนำมาจาก 2MASS การสำรวจท้องฟ้าโดยอินฟราเรด ซึ่งมีดาวจากหนังสือของ Henry Draper (Henry Draper catalog)

      หลุมดำถูกเข้าใจว่าเป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดของสสาร และมีหลักฐานทางอ้อม ว่ามีหลุมดำอยู่ในระบบดาวคู่ และศูนย์กลางกระจุกดาวทรงกลม, กาแลคซี และควอซาร์(Quasar)

ชื่อบทความ Too Close to a Black Hole
Image Credit & Copyright: Alain Riazuelo
ที่มา http://apod.nasa.gov/

ด้านล่างนี้ เป็นข้อมูลหลุมดำที่มาจาก Wiki


มุมมองจำลองของหลุมดำด้านหน้าของทางช้างเผือก โดยมีมวลเทียบเท่าดวงอาทิตย์ 10 ดวงจากระยะทาง 600 กิโลเมตร
      หลุมดำ (อังกฤษ: black hole) หมายถึงเทหวัตถุในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก ไม่มีอะไรออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสง เราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ หลุมดำจะมีพื้นที่หนึ่งที่เป็นขอบเขตของตัวเองเรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ ที่ตำแหน่งรัศมีชวาร์สชิลด์ ถ้าหากวัตถุหลุดเข้าไปในขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าความเร็วแสงจึงจะหลุดออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่วัตถุใดจะมีความเร็วมากกว่าแสง วัตถุนั้นจึงไม่สามารถออกมาได้อีกต่อไป

      เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมหึมาแตกดับลง มันอาจจะทิ้งสิ่งที่ดำมืดที่สุด ทว่ามีอำนาจทำลายล้างสูงสุดไว้เบื้องหลัง นักดาราศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า "หลุมดำ" เราไม่สามารถมองเห็นหลุมดำด้วยกล้องโทรทรรศน์ใดๆ เนื่องจากหลุมดำไม่เปล่งแสงหรือรังสีใดเลย แต่สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ และคลื่นโน้มถ่วงของหลุ่มดำ (ในเชิงทฤษฎี โครงการ แอลไอจีโอ) และจนถึงปัจจุบันได้ค้นพบหลุมดำในจักรวาลแล้วอย่างน้อย 6 แห่ง

      หลุมดำเป็นซากที่สิ้นสลายของดาวฤกษ์ที่ถึงอายุขัยแล้ว สสารที่เคยประกอบกันเป็นดาวนั้นได้ถูกอัดตัวด้วยแรงดึงดูดของตนเองจนเหลือเป็นเพียงมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่านิวเคลียสของอะตอมเดียว ซึ่งเรียกว่า เอกภาวะ

      หลุมดำแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ หลุมดำมวลยวดยิ่ง เป็นหลุมดำในใจกลางของดาราจักร, หลุมดำขนาดกลาง, หลุมดำจากดาวฤกษ์ ซึ่งเกิดจากการแตกดับของดาวฤกษ์, และ หลุมดำจิ๋วหรือหลุมดำเชิงควอนตัม ซึ่งเกิดขึ้นในยุคเริ่มแรกของเอกภพ

      แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นภายในหลุมดำได้ แต่ตัวมันก็แสดงการมีอยู่ผ่านการมีผลกระทบกับวัตถุที่อยู่ในวงโคจรภายนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น หลุมดำอาจจะถูกสังเกตเห็นได้โดยการติดตามกลุ่มดาวที่โคจรอยู่ภายในศูนย์กลางหลุมดำ หรืออาจมีการสังเกตก๊าซ (จากดาวข้างเคียง) ที่ถูกดึงดูดเข้าสู่หลุมดำ ก๊าซจะม้วนตัวเข้าสู่ภายใน และจะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิสูง ๆ และปลดปล่อยรังสีขนาดใหญ่ที่สามารถตรวจจับได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรอยู่รอบโลก [1][2] การสำรวจให้ผลในทางวิทยาศาสตร์เห็นพ้องต้องกันว่าหลุมดำนั้นมีอยู่จริงในเอกภพ[3]

      แนวคิดของวัตถุที่มีแรงดึงดูดมากพอที่จะกันไม่ให้แสงเดินทางออกไปนั้นถูกเสนอโดยนักดาราศาสตร์มือสมัครเล่นชาวอังกฤษ จอห์น มิเชล[4] ในปี 1783 และต่อมาในปี 1795 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ปีแยร์-ซีมง ลาปลาส ก็ได้ข้อสรุปเดียวกัน [5][6] ตามความเข้าใจล่าสุด หลุมดำถูกอธิบายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งทำนายว่าเมื่อมีมวลขนาดใหญ่มากในพื้นที่ขนาดเล็ก เส้นทางในพื้นที่ว่างนั้นจะถูกทำให้บิดเบี้ยวไปจนถึงศูนย์กลางของปริมาตร เพื่อไม่ให้วัตถุหรือรังสีใดๆ สามารถออกมาได้

      ขณะที่ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายว่าหลุมดำเป็นพื้นที่ว่างที่มีความเป็นเอกภาวะที่จุดศูนย์กลางและที่ขอบฟ้าเหตุการณ์บริเวณขอบ คำอธิบายนี่เปลี่ยนไปเมื่อค้นพบกลศาสตร์ควอนตัม การค้นคว้าในหัวข้อนี้แสดงให้เห็นว่านอกจากหลุมดำจะดึงวัตถุไว้ตลอดกาล แล้วยังมีการค่อย ๆ ปลดปล่อยพลังงานภายใน เรียกว่า รังสีฮอว์คิง และอาจสิ้นสุดลงในที่สุด [7][8][9] อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับหลุมดำที่ถูกต้องตามทฤษฎีควอนตัม

ที่มา http://th.wikipedia.org/wiki/