จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ การมีอยู่ของหลุมดำนั้นยังห่างไกลจากที่กล่าวไว้ สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ BY เลโต ซาปูนาร์ | เผยแพร่เมื่อ 21 ม.ค. 2022 6:00 น.
ช่องว่าง
ศาสตร์
ทรงกลมแสงสีแดงเรืองแสงรอบหลุมดำในแบบจำลองของ NASA
หลุมดำจำลอง NASA
มีน้อยมากเกี่ยวกับหลุมดำในบรรดาวัตถุที่แปลกประหลาดที่สุดในจักรวาลที่ตรงไปตรงมา นักวิทยาศาสตร์มีแนวคิดที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวัตถุที่บิดเบือนจิตใจเหล่านี้โดยการศึกษาหลุมดำระลอกคลื่นขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นในกาลอวกาศและเรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการก่อตัว แต่ประวัติศาสตร์โดยย่อของความเข้าใจของมนุษยชาติเกี่ยวกับหลุมดำกลับถูกพลิกผันครั้งใหญ่และพลิกผันไปตลอดทาง
แม้ว่าการมีอยู่ของหลุมดำนั้นล้วนแต่มีความแน่นอน
เมื่อครึ่งศตวรรษก่อนผู้เชี่ยวชาญไม่แน่ใจนัก Robert Mannนักฟิสิกส์จาก University of Waterloo ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับหลุมดำและข้อมูลควอนตัมกล่าวว่าตอนที่เขาเป็นนักศึกษาปริญญาโทในปี 1970 “อาจารย์สงสัยเรื่องนี้จริงๆ”
Inklings แรกที่มีหลุมดำเก่ากว่ารัฐธรรมนูญอเมริกัน ย้อนกลับไปในปี 1783 สาธุคุณจอห์น มิเชลล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้กำเนิดหลุมดำว่าเป็น “ดาวมืด” มิเชลล์ถามว่าดาวดวงนั้นจะหน้าตาเป็นอย่างไรถ้ามันหนักมากจนความเร็วที่จำเป็นในการหนีจากแรงโน้มถ่วงของมันนั้น “เร็วกว่าแสง” แมนน์กล่าว
คำถามของมิเชลเป็นคำถามที่ดี แต่ไม่กี่ปีต่อมา ในช่วงทศวรรษ 1790 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Pierre-Simon Laplace และนักคิดผู้บุกเบิกคนอื่นๆ ได้โน้มน้าวชุมชนวิทยาศาสตร์ว่าแสงมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น ดังนั้นจึงไม่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง Mann กล่าว แนวความคิดใหม่เกี่ยวกับแสงทำให้ทฤษฎีของมิเชลล์ดูไม่เกี่ยวข้อง
แต่แนวคิดนี้กลับฟื้นขึ้นมาอีกครั้งหลังปี 1915 เมื่ออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ทฤษฎีกล่าวว่าวัตถุใดๆ ก็ตามที่มีมวลโค้งในกาลอวกาศตามสัดส่วนของมวลของมัน และยอมให้สสารจำนวนหนึ่งมีความหนาแน่นมากจนยุบตัวลงสู่จุดที่มีความหนาแน่นอนันต์ที่เรียกว่าภาวะภาวะเอกฐาน (singularity) ซึ่งก็คือหัวใจของหลุมดำ
ผู้คนมักพูดว่า Einstein ทำนายหลุมดำ แต่สิ่งนี้ไม่ถูกต้องนักJavier Garciaนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Caltech ที่ใช้รังสีเอกซ์เพื่อศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของหลุมดำกล่าว “ไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎี” ที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของพวกเขา การ์เซียกล่าว แต่ไม่ได้ทำนายวัตถุด้วยตัวเอง
ในปี 1915 ไอน์สไตน์ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์ การประยุกต์ใช้ทฤษฎีของไอน์สไตน์นี้และอื่น ๆ ที่ประสบความสำเร็จสนับสนุนให้นักวิทยาศาสตร์สำรวจความหมายที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น
[ที่เกี่ยวข้อง: หลุมดำมีชื่อเสียงในฐานะผู้กลืนกิน แต่ก็สามารถช่วยวางไข่ดาวได้เช่นกัน]
ภายในหนึ่งปี Karl Schwarzschild ซึ่งเป็น
“พลโทในกองทัพเยอรมันโดยการเกณฑ์ทหาร แต่เป็นนักดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีด้วยอาชีพ” ตามที่ Mann กล่าวไว้ ได้ยินเกี่ยวกับทฤษฎีของไอน์สไตน์ เขาเป็นคนแรกที่คิดหาคำตอบของสมการของไอน์สไตน์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าภาวะเอกฐานสามารถก่อตัวได้ และเมื่อเข้าใกล้มากเกินไปแล้ว ไม่มีอะไรที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วพอที่จะหนีจากภาวะภาวะเอกฐาน
จากนั้นในปี 1939 นักฟิสิกส์ โรเบอร์ ออพเพนไฮเมอร์ (จากโครงการแมนฮัตตัน ชื่อเสียงหรือความอับอายขายหน้า) และฮาร์ตแลนด์ สไนเดอร์ พยายามค้นหาว่าดาวดวงหนึ่งสามารถสร้างวัตถุที่ฟังดูเป็นไปไม่ได้ของชวาร์ซชิลด์ได้หรือไม่ พวกเขาให้เหตุผลว่าด้วยฝุ่นทรงกลมขนาดใหญ่พอ แรงโน้มถ่วงจะทำให้มวลยุบตัวและเกิดภาวะเอกฐาน ซึ่งพวกเขาแสดงให้เห็นด้วยการคำนวณ แต่เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 2 ปะทุขึ้น ความก้าวหน้าในด้านนี้หยุดชะงักจนถึงช่วงปลายทศวรรษ 1950 เมื่อผู้คนเริ่มพยายามทดสอบทฤษฎีของไอน์สไตน์อีกครั้ง
นักฟิสิกส์ จอห์น วีลเลอร์กำลังคิดเกี่ยวกับผลกระทบของหลุมดำได้ถามจาค็อบ เบเคนสไตน์ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาคนหนึ่งของเขา ซึ่งเป็นคำถามที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชะงักงันในช่วงปลายทศวรรษ 1950 อย่างที่แมนน์บรรยายไว้ว่า “จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณเทชาร้อนลงในหลุมดำ”
คำตอบคือหลุมดำดื่มมันแน่นอน แต่ชาร้อนทำให้เกิดความขัดแย้ง อะไรก็ตามที่มีอุณหภูมิบางส่วนจะปล่อยความร้อนออกมา และการผสมวัตถุที่ร้อนและเย็นทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนกัน เช่น เมื่อคุณใส่ก้อนน้ำแข็งลงในอ่างน้ำร้อน ก้อนน้ำแข็งจะอุ่นขึ้นและอ่างจะเย็นลง
ถ้าหลุมดำกลืนกินทุกอย่างและไม่ปล่อยอะไรเลย แสดงว่าหลุมดำไม่ปล่อยความร้อน และต้องมีอุณหภูมิเป็นศูนย์ หลุมดำดูดในสสารที่ร้อนและไม่เคยร้อนขึ้นเลย “ขัดแย้งกับทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์” แมนน์กล่าว
ในช่วงทศวรรษ 1960 วัตถุเหล่านี้มีชื่อที่ติดหูว่า “หลุมดำ” คำนี้อธิบายลักษณะเด่นสองประการ: พวกมันเป็นรู ในแง่ที่ว่าสิ่งต่าง ๆ สามารถตกลงไปในนั้นได้ แต่ไม่มีทางหนีรอด และผู้สังเกตการณ์จะดูมืดมนโดยสิ้นเชิง
Bekenstein นักเรียนของ Wheeler ได้ทำงานกับ Stephen Hawking ต่อไปเพื่อค้นหาว่าหลุมดำให้พลังงานจริงๆ การแผ่รังสีนี้เกิดจากการผันผวนของควอนตัมในอวกาศ ปล่อยพลังงานเพียงเล็กน้อย แต่งานวิจัยของพวกเขาได้พิสูจน์แล้วว่าหลุมดำมีความร้อน ซึ่งตอบคำถามที่วีลเลอร์ถามเมื่อสิบปีก่อนได้อย่างชัดเจน
การนำฟิสิกส์ควอนตัมมาสู่หลุมดำช่วยแก้ไขข้อขัดแย้งหนึ่งข้อ แต่สร้างอีกอย่างหนึ่งขึ้นมา Mann กล่าว กลศาสตร์ควอนตัมต้องการให้ข้อมูลนั้นไม่สามารถทำลายได้ และในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ไม่มีทางบอกอะไรเกี่ยวกับสิ่งที่เข้าไปในหลุมดำจากการแผ่รังสีเล็กๆ ที่มันปล่อยออกมา ข้อมูลนั้นหายไป
“ยังไม่มีข้อตกลงในการแก้ปัญหานี้” Mann กล่าว แม้ว่านักวิจัยบางคนเชื่อว่าพวกเขากำลังใกล้จะแก้ปัญหาแล้ว
[ที่เกี่ยวข้อง: สิ่งที่เราเรียนรู้ได้จากหลุมดำของทารก ]
ฮอว์คิงช่วยไขปริศนาอีกเรื่องที่เกาะหลุมดำมาตั้งแต่ต้น วิธีแก้ปัญหาหลุมดำที่ Schwarzschild เกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ไม่เพียงแต่ป้องกันแสงจากการหลบหนีเท่านั้น มันยังรวมรูในกาลอวกาศที่แกนกลางของหลุมดำซึ่งเป็นภาวะเอกฐานด้วย แต่ในขณะนั้น นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่านี่คือคุณภาพทั่วไปของหลุมดำหรือเป็นเพียงความแปลกประหลาดของระบบเฉพาะของชวาร์ซชิลด์ และต่อมาออพเพนไฮเมอร์และสไนเดอร์ก็เลือกที่จะคำนวณ
Hawking และ Roger Penrose แสดงให้เห็นว่าวิธีแก้ปัญหาของ Schwarzschild ซึ่งทำให้เกิดภาวะเอกฐาน ไม่ใช่แค่ครั้งเดียวสำหรับดาวฤกษ์ทรงกลมที่เป็นไปไม่ได้ แต่มีมวลมากเพียงพอก็จะทำเช่นนั้น
การสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์ของหลุมดำที่อาจเกิดขึ้นได้ซ้อนกันตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา แต่มันไม่ได้จนกว่าการตรวจจับ LIGO ครั้งแรกซึ่งประกาศในปี 2016 ว่านักดาราศาสตร์มีหลักฐานโดยตรงว่ามีหลุมดำอยู่ และไม่เพียงแค่นั้น พวกมันชนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างหลุมดำที่ใหญ่ขึ้นและแผ่คลื่นแรงโน้มถ่วงออกมา Mann กล่าว
นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าจะทำอย่างไรกับข้อมูลที่ขัดแย้งกันหรือภาวะเอกฐาน “แต่เราเห็นวัตถุเหล่านี้ และเราได้ถ่ายรูปไว้ด้วย” แมนน์กล่าวถึงภาพแรกของสสารเรืองแสงรอบๆ หลุมดำที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ในปี 2019
กล้องโทรทรรศน์ใหม่ยังคงส่องให้เห็นวัตถุที่มืดที่สุดในจักรวาล และเมื่อการอัพเกรดครั้งใหญ่พร้อม ทีมงาน Event Horizon Telescope หวังว่าจะถ่ายวิดีโอแรกของหลุมดำ สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
