หลุมดำคืออะไร?

นี่คือสิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับหลุมดำ วัตถุที่แปลกประหลาดที่สุดในอวกาศ หลุมดำเป็นวัตถุที่แปลกประหลาดและน่าสนใจที่สุดในอวกาศ พวกมันมีความหนาแน่นสูงมาก โดยมีแรงดึงดูดที่แรงมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีจากการถูกจับได้ถ้ามันเข้ามาใกล้มากพอ ไปทำความเข้าใจว่า หลุมดำคืออะไร? พร้อมๆกันเลยค่ะ

Albert Einstein ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำครั้งแรกในปี 1916 ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา คำว่า “หลุมดำ” ได้รับการประกาศเกียรติคุณจากนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ John Wheeler ในปี 1967 หลังจากหลายทศวรรษที่หลุมดำเป็นที่รู้จักในฐานะวัตถุเชิงทฤษฎีเท่านั้น หลุมดำทางกายภาพแห่งแรกที่เคยค้นพบก็ถูกค้นพบในปี 1971

จากนั้นในปี 2019 การทำงานร่วมกันของ Event Horizon Telescope (EHT) ได้เผยแพร่ภาพแรกที่เคยบันทึกเกี่ยวกับหลุมดำ EHT เห็นหลุมดำในใจกลางกาแลคซี M87 ขณะที่กล้องโทรทรรศน์กำลังตรวจสอบขอบฟ้าเหตุการณ์หรือพื้นที่ที่ผ่านมาซึ่งไม่มีอะไรสามารถหลบหนีจากหลุมดำได้ รูปภาพแสดงการสูญเสียโฟตอน (อนุภาคของแสง) อย่างกะทันหัน นอกจากนี้ยังเปิดพื้นที่ใหม่ของการวิจัยเกี่ยวกับหลุมดำ ซึ่งตอนนี้นักดาราศาสตร์รู้ว่าหลุมดำเป็นอย่างไร

หลุมดำที่เป็นตัวเอก เล็กแต่อันตราย

เมื่อดาวฤกษ์เผาไหม้เชื้อเพลิงสุดท้าย วัตถุนั้นอาจยุบหรือตกลงไปในตัวมันเอง สำหรับดาวฤกษ์ขนาดเล็ก (ซึ่งมีมวลมากถึงสามเท่าของดวงอาทิตย์) แกนใหม่จะกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือดาวแคระขาว แต่เมื่อดาวฤกษ์ที่ใหญ่กว่ายุบตัว มันก็ยังคงบีบอัดและสร้างหลุมดำที่เป็นตัวเอก
หลุมดำที่เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์แต่ละดวงมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่มีความหนาแน่นสูงอย่างไม่น่าเชื่อ หนึ่งในวัตถุเหล่านี้บรรจุมวลของดวงอาทิตย์มากกว่าสามเท่าเข้าไปในเส้นผ่านศูนย์กลางของเมือง สิ่งนี้นำไปสู่แรงโน้มถ่วงจำนวนมากที่ดึงวัตถุรอบ ๆ วัตถุ จากนั้นหลุมดำที่เป็นตัวเอกจะดูดกลืนฝุ่นและก๊าซจากดาราจักรที่อยู่รายรอบ ซึ่งทำให้พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้น จากการศึกษาโดยนักวิจัย UV Irvine บน Forbes “ทางช้างเผือกมีหลุมดำมากถึง 100 ล้านหลุม”

หลุมดำมวลมหาศาล

หลุมดำเล็ก ๆ อาศัยอยู่ในจักรวาล แต่ลูกพี่ลูกน้องของพวกมันคือหลุมดำขนาดมหึมาครอบงำ หลุมดำขนาดมหึมาเหล่านี้มีขนาดใหญ่เป็นล้านหรือกระทั่งพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใกล้เคียงกัน คาดว่าหลุมดำดังกล่าวจะอยู่ที่ใจกลางของดาราจักรแทบทุกแห่ง รวมทั้งทางช้างเผือกด้วย
นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าหลุมดำขนาดใหญ่ดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร เมื่อยักษ์เหล่านี้ก่อตัวขึ้น พวกมันจะรวบรวมมวลจากฝุ่นและก๊าซที่อยู่รอบๆ พวกมัน ซึ่งเป็นวัสดุที่มีอยู่มากมายในใจกลางดาราจักร ทำให้พวกมันเติบโตจนมีขนาดมหึมามากยิ่งขึ้น
หลุมดำมวลมหาศาลอาจเป็นผลมาจากหลุมดำขนาดเล็กจำนวนหลายร้อยหรือหลายพันที่รวมตัวกัน เมฆก๊าซขนาดใหญ่อาจเป็นตัวกำหนด ยุบตัวรวมกันและเพิ่มมวลอย่างรวดเร็ว ทางเลือกที่สามคือการล่มสลายของกระจุกดาว ซึ่งเป็นกลุ่มดาวที่ตกลงมารวมกัน ประการที่สี่ หลุมดำมวลมหาศาลอาจเกิดขึ้นจากกระจุกสสารมืดขนาดใหญ่ นี่คือสสารที่เราสามารถสังเกตได้จากผลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อวัตถุอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เราไม่รู้ว่าสสารมืดประกอบด้วยอะไร เพราะมันไม่ปล่อยแสงและไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง

หลุมดำมีลักษณะอย่างไร?

หลุมดำมี “ชั้น” สามชั้น: ขอบฟ้าเหตุการณ์ภายนอกและภายใน และภาวะภาวะเอกฐาน ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำคือขอบเขตรอบปากหลุมดำซึ่งแสงผ่านพ้นไปไม่ได้ เมื่ออนุภาคข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ไปแล้ว จะไม่สามารถออกไปได้ แรงโน้มถ่วงคงที่ตลอดขอบฟ้าเหตุการณ์
บริเวณด้านในของหลุมดำซึ่งมีมวลของวัตถุอยู่นั้น เป็นที่รู้จักกันในชื่อภาวะเอกฐาน ซึ่งเป็นจุดเดียวในกาลอวกาศที่มวลของหลุมดำกระจุกตัวอยู่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถเห็นหลุมดำในแบบที่พวกมันมองเห็นดาวและวัตถุอื่นๆ ในอวกาศได้ นักดาราศาสตร์ต้องอาศัยการตรวจจับหลุมดำที่แผ่รังสีออกมาในขณะที่ฝุ่นและก๊าซถูกดูดเข้าไปในสิ่งมีชีวิตที่หนาแน่น แต่หลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งอยู่ใจกลางดาราจักร อาจปกคลุมไปด้วยฝุ่นและก๊าซหนาทึบรอบๆ พวกมัน ซึ่งสามารถปิดกั้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้

บางครั้ง เมื่อสสารถูกดึงดูดไปยังหลุมดำ มันจะสะท้อนออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์และถูกเหวี่ยงออกไปด้านนอก แทนที่จะถูกดึงเข้าไปในกระเพาะปลา มีการสร้างไอพ่นสว่างของวัสดุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้สัมพัทธภาพ แม้ว่าหลุมดำจะยังมองไม่เห็น แต่เครื่องบินไอพ่นอันทรงพลังเหล่านี้สามารถมองได้จากระยะไกล

แนะนำ จุดมืดบนดวงอาทิตย์ คืออะไร?
Credit แทงบอล