Press "Enter" to skip to content

น่ากลัวกว่าผี? หลุมดำเป็นพื้นที่ในอวกาศที่แรงโน้มถ่วงแรงมากจนไม่มีอะไรหนีพ้น

admin 0

ฮัลโลวีนเป็นเวลาที่ผี ก๊อบลิน และภูตผีสิงตามหลอกหลอน แต่ไม่มีอะไรในจักรวาลที่น่ากลัวไปกว่าหลุมดำ

หลุมดำ — พื้นที่ในอวกาศที่แรงโน้มถ่วงแรงมากจนไม่มีอะไรจะหนีพ้นได้ — เป็นประเด็นร้อนในข่าวในปัจจุบัน ครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2020มอบให้โรเจอร์ เพนโรส จากผลงานทางคณิตศาสตร์ของเขาที่แสดงให้เห็นว่าหลุมดำเป็นผลสืบเนื่องที่หลีกเลี่ยงไม่ได้จากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ อันเดรีย Ghez และไรน์ฮาร์ดเกนเซลที่ใช้ร่วมกันอีกครึ่งหนึ่งสำหรับการแสดงให้เห็นว่าหลุมดำขนาดใหญ่ตั้งอยู่ที่ใจกลางของกาแล็กซีของเรา

หลุมดำน่ากลัวด้วยเหตุผลสามประการ หากคุณตกลงไปในหลุมดำที่หลงเหลืออยู่ตอนที่ดาวดวงหนึ่งตาย คุณจะถูกหั่นเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย นอกจากนี้ หลุมดำขนาดมหึมาที่ใจกลางดาราจักรทั้งหมดมีความอยากอาหารไม่เพียงพอ และหลุมดำเป็นสถานที่ที่กฎของฟิสิกส์ถูกกำจัดไป
ฉันได้รับการศึกษาหลุมดำมานานกว่า 30 ปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งฉันได้มุ่งความสนใจไปที่หลุมดำมวลมหาศาลที่แฝงตัวอยู่ที่ใจกลางกาแลคซี่ โดยส่วนใหญ่แล้วพวกมันไม่ได้ใช้งาน แต่เมื่อพวกมันทำงานและกินดาวและก๊าซ บริเวณใกล้กับหลุมดำสามารถส่องแสงเหนือดาราจักรทั้งหมดที่อาศัยอยู่ กาแลคซี่ที่หลุมดำที่มีการใช้งานอยู่ที่เรียกว่าควาซาร์ กับทุกสิ่งที่เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับหลุมดำในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมายังคงมีหลายความลึกลับที่จะแก้ปัญหา
ความตายโดยหลุมดำ
หลุมดำคาดว่าจะก่อตัวขึ้นเมื่อดาวมวลสูงตาย หลังจากที่เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของดาวหมด แกนกลางของดาวฤกษ์จะยุบตัวเป็นสถานะที่หนาแน่นที่สุดเท่าที่จะจินตนาการได้ หนาแน่นกว่านิวเคลียสของอะตอมร้อยเท่า มีความหนาแน่นมากจนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนไม่เป็นอนุภาคแยกกันอีกต่อไป ตั้งแต่หลุมดำที่มีสีเข้ม, พวกเขาจะพบเมื่อพวกเขาโคจรรอบดาวปกติ คุณสมบัติของดาวปกติทำให้นักดาราศาสตร์สามารถอนุมานคุณสมบัติของสหายมืดของมันได้ นั่นคือ หลุมดำ
อ่านเพิ่มเติม: ศาสตร์แห่งความตกใจ: ทำไมเราถึงชอบที่จะกลัว
หลุมดำแรกที่ได้รับการยืนยันคือCygnus X-1ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่สว่างที่สุดในกลุ่มดาว Cygnus ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบหลุมดำประมาณ 50 หลุมในระบบที่ดาวฤกษ์ปกติโคจรรอบหลุมดำ พวกเขาเป็นตัวอย่างที่ใกล้ที่สุดประมาณ10 ล้านที่คาดว่าจะได้รับการกระจายผ่านทางช้างเผือก
หลุมดำเป็นสุสานของสสาร ไม่มีอะไรจะหนีพ้นได้ แม้แต่แสงสว่าง ชะตากรรมของใครก็ตามที่ตกลงไปในหลุมดำจะเป็น “การทำสปาเก็ตตี้” อันแสนเจ็บปวด ซึ่งเป็นแนวคิดที่สตีเฟน ฮอว์คิงได้รับความนิยมในหนังสือของเขาเรื่อง ” A Brief History of Time ” ในการทำให้เกิดสปาเก็ตตี้ แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมดำจะดึงคุณออกจากกัน แยกกระดูก กล้ามเนื้อ เส้นเอ็น และแม้แต่โมเลกุลของคุณออกจากกัน ดังที่กวี Dante บรรยายถึงประตูนรกในบทกวีของเขา “The Divine Comedy”: ละทิ้งความหวัง พวกเจ้าทุกคนที่เข้ามาที่นี่
สัตว์ร้ายที่หิวโหยในทุกกาแล็กซี่
ที่ผ่านมา 30 ปีสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้แสดงให้เห็นว่ากาแลคซีทุกคนมีหลุมดำที่ศูนย์ของพวกเขา ดาราจักรที่ใหญ่กว่าก็มีหลุมดำที่ใหญ่กว่า
ธรรมชาติรู้วิธีสร้างหลุมดำท่ามกลางมวลมหาศาล ตั้งแต่ซากศพของดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์สองสามเท่า ไปจนถึงสัตว์ประหลาดที่มีมวลมากกว่าหลายหมื่นล้านเท่า นั่นก็เหมือนกับความแตกต่างระหว่างแอปเปิ้ลกับมหาพีระมิดแห่งกิซ่า
เมื่อปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์ได้ตีพิมพ์ภาพแรกของหลุมดำและขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นสัตว์ร้ายมวลดวงอาทิตย์จำนวน 7 พันล้านดวงที่ใจกลางดาราจักรวงรี M87
มีขนาดใหญ่กว่าหลุมดำในกาแลคซีของเรากว่าพันเท่า และผู้ค้นพบคว้ารางวัลโนเบลในปีนี้ หลุมดำเหล่านี้มืดเกือบตลอดเวลา แต่เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงดาวและก๊าซที่อยู่ใกล้เคียง พวกมันจะลุกเป็นไฟในกิจกรรมที่รุนแรงและปล่อยรังสีปริมาณมหาศาลออกมา หลุมดำขนาดมหึมานั้นอันตรายในสองวิธี หากคุณเข้าไปใกล้เกินไป แรงโน้มถ่วงมหาศาลจะดูดคุณเข้าไป และหากพวกมันอยู่ในระยะควาซาร์ที่แอคทีฟ คุณจะถูกทำลายด้วยรังสีพลังงานสูง
ควาซาร์สว่างแค่ไหน? ลองนึกภาพว่ากำลังบินอยู่เหนือเมืองใหญ่อย่างลอสแองเจลิสในตอนกลางคืน ไฟประมาณ 100 ล้านดวงจากรถยนต์ บ้าน และถนนในเมืองนั้นสอดคล้องกับดวงดาวในกาแลคซี่ ในการเปรียบเทียบนี้ หลุมดำในสถานะแอคทีฟเป็นเหมือนแหล่งกำเนิดแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้วในตัวเมืองแอลเอที่ส่องแสงเหนือเมืองด้วยปัจจัยหลายร้อยหรือหลายพัน ควาซาร์เป็นวัตถุที่สว่างที่สุดในจักรวาล
อ่านเพิ่มเติม: หลุมดำที่หมุนได้อาจทำหน้าที่เป็นพอร์ทัลที่อ่อนโยนสำหรับการเดินทางในอวกาศ
หลุมดำมวลมหาศาลนั้นแปลกประหลาด
หลุมดำที่ใหญ่ที่สุดที่ค้นพบเพื่อให้ห่างไกลน้ำหนักในที่ 40 พันล้านเท่าของมวลของดวงอาทิตย์หรือ 20 เท่าของขนาดของระบบสุริยะ ในขณะที่ดาวเคราะห์ชั้นนอกในระบบสุริยะของเราโคจรรอบ 250 ปีหนึ่งครั้ง วัตถุที่มีมวลมากกว่านี้จะหมุนทุกๆ สามเดือน ขอบด้านนอกเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงครึ่งหนึ่ง เช่นเดียวกับหลุมดำที่ทุกคนขนาดใหญ่จะถูกป้องกันจากมุมมองโดยขอบฟ้าเหตุการณ์ ที่ศูนย์ของพวกเขาคือเอกพจน์, จุดในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ เราไม่เข้าใจภายในของหลุมดำเพราะกฎของฟิสิกส์พังทลายลง เวลาหยุดนิ่งที่ขอบฟ้าเหตุการณ์และแรงโน้มถ่วงจะกลายเป็นอนันต์ที่ภาวะเอกฐาน
อ่านเพิ่มเติม: เราพบสัญญาณวิทยุกะพริบลึกลับจากบริเวณใจกลางกาแลคซี
ข่าวดีเกี่ยวกับหลุมดำขนาดใหญ่คือคุณสามารถเอาชีวิตรอดจากการตกหลุมเดียวได้ แม้ว่าแรงโน้มถ่วงของพวกมันจะแข็งแกร่งกว่า แต่แรงยืดนั้นอ่อนกว่าที่เป็นกับหลุมดำขนาดเล็กและมันจะไม่ฆ่าคุณ ข่าวร้ายก็คือขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นเครื่องหมายขอบเหว ไม่มีอะไรสามารถหลบหนีจากภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถหลบหนีหรือรายงานประสบการณ์ของคุณได้
สตีเฟน ฮอว์คิงกล่าว หลุมดำค่อยๆ ระเหยออกไป ในอนาคตอันไกลโพ้นของจักรวาล หลังจากที่ดาวฤกษ์หมดสิ้นไปนานแล้วและกาแลคซีต่างๆ ถูกบิดออกจากสายตาโดยการขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาล หลุมดำจะเป็นวัตถุสุดท้ายที่รอดตาย
หลุมดำที่มีมวลมากที่สุดจะใช้เวลาหลายปีที่ไม่สามารถจินตนาการได้ในการระเหยโดยประมาณที่ 10 ถึงพลังที่ 100 หรือ 10 ที่มี 100 ศูนย์หลังจากนั้น วัตถุที่น่ากลัวที่สุดในจักรวาลเกือบจะเป็นนิรันด