ยินดีต้อนรับเข้าสู่ศูนย์รวมความบันเทิงชั้นนำ

ทฤษฎี หลุมดำ แรงดึงดูดมหาศาลแห่งจักรวาล

RPGX
, เสาร์ 11 มกราคม 2025

หลุมดำ บริเวณหนึ่งในอวกาศ อันแสนกว้างใหญ่และไกลโพ้น สถานที่ที่หลายคนมักตั้งคำถาม อยากรู้อยากหาคำตอบ แต่ไม่ได้อยากไปสัมผัส เพราะมีทั้งมวล ความหนาแน่น และแรงโน้มถ่วงมหาศาล จนถูกมองว่าเป็นจุดทำลายล้างของจักรวาล ที่คนเรียกว่าหลุมดำคืออะไร และใครเป็นผู้ค้นพบสิ่งนี้

รู้จักกับ หลุมดำ เทหวัตถุทำลายล้าง

หลุมดำ (Black Hole) บริเวณหนึ่งในกาลอวกาศ เป็นเทหวัตถุ โดยมีมวล ความหนาแน่น และแรงโน้มถ่วงมหาศาล จนไม่สามารถมีสิ่งใดหลุดพ้นออกไปได้ แม้แต่ความเร็วแสง ซึ่งเกิดจากการบิดเบือนของเอกภพ จนกลายเป็นหลุมขนาดมหึมา คล้ายกับวัตถุดำแบบไม่สะท้อนแสง และขอบเขตที่ไม่มีทางหนี เรียกว่า ขอบฟ้าเหตุการณ์ [1]

ประเภทของ หลุมดำ

แม้ว่าหลุมดำจะมีขนาดใหญ่ และแทบจะมองไม่เห็นสิ่งที่อยู่ภายใน แต่ตัวมันเองนั้น ถูกอัดด้วยแรงดึงดูดอย่างหนาแน่น แต่มีขนาดเล็กกว่านิวเคลียสของ อะตอม สามารถแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ดังต่อไปนี้

หลุมดำมวลยวดยิ่ง (Supermassive Black Holes) : หลุมดำที่มีมวลมากถึงระดับ 10 โดยมีมวลมากกว่า ดวงอาทิตย์ ประมาณหลายล้านเท่า อยู่ในตำแหน่งศูนย์กลางของดาราจักร และทางช้างเผือก (แต่ไม่ใช่กับทุกดาราจักร) ซึ่งอยู่ห่างจากโลกราว 25,000 ปีแสง
หลุมดำขนาดกลาง (Intermediate-Mass Black Holes) : หลุมที่มีมวลระดับปานกลาง ประมาณ 10 เท่า ของมวลดวงอาทิตย์แบบเห็นได้ชัด และอาจมีมวลมากกว่า 100 – 1,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
หลุมดำจากดาวฤกษ์ (Stellar Black Holes) : หลุมที่เกิดจากการแตกดับ จากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์มวลมาก ที่มีขนาดตั้งแต่ 20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ หรือมากกว่านั้น
หลุมดำเชิงควอนตัม (Quantum Black holes) : หรือเรียกว่าหลุมดำจิ๋ว เพราะมีขนาดเล็กมากระดับ ควอนตัม โดยหลุมดำประเภทนี้ ได้รับการสนับสนุนจากทฤษฎีควอนตัม อย่างเช่น การแผ่รังสีของวัตถุดำ (Hawking Radiation) ซึ่งในทางทฤษฎีฟิสิกส์ อธิบายว่าหลุมดำนี้อาจเกิดขึ้น ในช่วงแรกของเอกภพ เรียกกันว่า หลุมดำยุคแรกเริ่ม หรืออาจเกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูง (LHC)

หลุมดำมีลักษณะอย่างไร?

หลายคนน่าจะคิดว่าหลุมดำ จะต้องมีลักษณะเป็น หลุมอวกาศขนาดใหญ่ และดำมืดแบบไม่เห็นแสงแม้แต่จุดเดียว ซึ่งในความเป็นจริง ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เป็นภาพที่ไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่สามารถตรวจจับวัตถุใกล้เคียงหลุมดำได้

เปรียบเทียบหลุมดำเหมือนกับลม เพราะเราจะมองไม่เห็นลม แต่มองเห็นใบไม้ที่ปลิวตามกระแสลม ดังนั้นเราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ และไม่มีทางรู้ว่าในหลุมดำมีอะไร แต่มีแรงดึงดูดมหาศาลราวกับเครื่องดูดฝุ่น ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้แน่ชัด ว่ามีรูปร่างหน้าตาอย่างไร เพราะมีแต่ความมืดมิดว่างเปล่า [2]

หลุมดำ แหล่งกลืนกินทุกสรรพสิ่ง

บริเวณหนึ่งในจักรวาลของเรา และอีกหลายจักรวาลที่ไม่สามารถพิสูจน์ได้ สถานที่ที่แสงก็ไม่มีทางหนี เพราะหลุมดำนั้นมีแรงดึงดูดมหาศาล ชนิดที่ว่าทำให้โฟตอน (องค์ประกอบของแสง) ติดอยู่ในนั้น เพราะจำเป็นต้องมีความเร็วหลุดพ้นมากกว่า 299,792,458 มิลลิวินาที-1 ซึ่งไม่มีทางเป็นไปได้อย่างแน่นอน

เผยการค้นพบและทฤษฎีเชิงฟิสิกส์

ความลึกลับของหลุมดำ ถูกไขปริศนาจาก ทฤษฎีวิทยาศาสตร์ เชิงฟิสิกส์ของ สตีเฟน วิลเลียม ฮอว์กิง (Stephen William Hawking) นักวิจัยด้านชีววิทยา โดยค้นพบทฤษฎี “การแผ่รังสีฮอว์กิง” ด้านจักรวาลวิทยา ทฤษฎีสัมพัทธภาพ และหลักกลศาสตร์ควอนตัม รวมเข้าด้วยกัน เพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

โดยฮอว์กิงอธิบายว่า “หลุมดำมีการรั่วไหลของพลังงาน และระเหยจนหมดไปในที่สุด” ซึ่งได้รับการยอมรับ และโด่งดังไปทั่วโลก แต่ถึงอย่างไรเขาก็ยังกล่าวไว้ว่า หากมนุษย์สามารถรู้ได้ว่า จักรวาลกำเนิดขึ้นอย่างไร มีแนวโน้มไปในทิศทางไหน และจักรวาลจะมีจุดจบอย่างไร ก็คงล่วงรู้ได้ถึงจิตใจของพระเจ้าเช่นกัน [3]

ตอบเรื่องยอดนิยมกับ หลุมดำ

ถ้าเราตกลงไปในหลุมดำจะเกิดอะไรขึ้น : หลุมดำที่ขึ้นชื่อว่าแม้แต่แสง ก็ไม่มีทางหนีหลุดพ้นได้ นั่นหมายถึงว่าหากสิ่งมีชีวิตตกลงไป จะนำไปสู่จุดที่ไม่มีทางกลับขึ้นมายังขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเราจะได้พบกับแรงไทดัลอย่างรุนแรง ถูกดูดอัดเข้ากับพื้นผิว และร่างกายอาจแยกตัวออกเป็นเส้นยาว แตกสลายหายไปในพริบตา
หลุมดำขนาดใหญ่ที่สุดในจักรวาลคือ : TON 618 หลุมดำมวลอภิมหายิ่งยวด มีมวลมากกว่า 40,000 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ตั้งอยู่ท่ามกลาง เควซาร์ (Quasar) แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุคล้ายดาวฤกษ์ ที่มีแรงดึงดูดมวลปริมาณมหาศาล คาดการณ์ระยะทางโคจร ที่ห่างจากโลกประมาณ 18,200 ล้านปีแสง
หลุมดำหมุนเร็วแค่ไหน : จากการคำนวณของนักฟิสิกส์ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา คำนวณรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุ พบความเร็วการหมุนของ Sgr A* (หลุมดำใจกลางทางช้างเผือก) ระหว่าง 0.84 – 0.96 ซึ่งมีความใกล้เคียงกับขีดจำกัดความเร็วสูงสุด จึงทำให้ปริภูมิและเวลาบิดเบี้ยว
หลุมดำดูดจักรวาลได้ไหม : ไม่สามารถดูดกลืนกินทั้งจักรวาลได้ หรือแม้แต่ 1 กาแล็กซี ซึ่งหลุมดำจะกลืนกินเฉพาะสิ่งที่อยู่ใกล้มันเท่านั้น หรือเรียกว่า อยู่ในรัศมีขอบฟ้าเหตุการณ์ แต่ถึงอย่างนั้น หลุมดำอาจเป็นส่วนหนึ่งในจุดจบของจักรวาล
ทำไมหลุมดำมีเวลาเดินช้า : เมื่อเข้าใกล้กับหลุมดำ จะมีเวลาที่ช้าลง หรือเวลาหยุดหมุนตรงเส้นขอบฟ้าเหตุการณ์ เพราะแรงโน้มถ่วงมีความเข้มข้นสูงมาก ที่เกิดการโค้งงอของกาลอวกาศ จึงส่งผลต่อการวัดเวลาและอวกาศทั้งหมด ที่อยู่บริเวณใกล้เคียง

สรุป หลุมดำ “Black Hole”

หลุมดำ เทหวัตถุในกาลอวกาศที่มีมวล ความหนาแน่น และแรงโน้มถ่วงมหาศาล โดยเป็นอนันต์ที่จุดศูนย์กลางของทางช้างเผือก ซึ่งไม่มีสิ่งใดหลุดพ้นจากขอบฟ้าเหตุการณ์ได้รวมถึงแสง ซึ่งได้รับการค้นพบทฤษฎีการแผ่รังสีของ สตีเฟน ฮอว์กิง สำหรับการไขปริศนาของจักรวาลแห่งนี้