จะเกิดอะไรขึ้นถ้าดวงอาทิตย์กลายเป็นหลุมดำ: ผลที่ตามมาของการเปิดเผย

หลุมดำคืออะไร?

ในการเริ่มต้น มีความจำเป็นต้องระบุว่ามีการศึกษาหลุมดำที่แย่มาก และส่วนใหญ่อยู่ในระดับทฤษฎี จนถึงปี 2019 มนุษยชาติมีความรู้ทางทฤษฎีเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในวันที่ 10 เมษายนของปีเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์สามารถถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ครั้งแรกของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางดาราจักร Messier 87 (M87) ได้

หลุมดำคืออะไร

กล่าวโดยย่อ หลุมดำนั้นหนักที่สุดและในขณะเดียวกันก็เป็นวัตถุที่เล็กที่สุดในจักรวาล

หลุมดำเป็นวัตถุในอวกาศซึ่งมีสสารจำนวนมากถูกบีบอัด เพื่อให้เข้าใจขนาดของการบีบอัดโดยคร่าวๆ ลองนึกภาพดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 10 - 100 - 1,000,000 เท่า และบีบอัดเป็นทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของภูมิภาค Kyiv อันเป็นผลมาจากความหนาแน่นที่น่าเหลือเชื่อทำให้เกิดสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงซึ่งแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้

ทำไมหลุมดำถึงเรียกว่าหลุมดำ?

ในขณะนี้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหลุมดำมีแรงโน้มถ่วงที่ไม่สามารถจินตนาการได้ รุนแรงจนแม้แต่อนุภาคเล็กๆ เช่น โฟตอน (อนุภาคที่มองเห็นได้ของแสง) ไม่สามารถเอาชนะความแข็งแกร่งของเธอได้ แรงดึงดูดและพวกมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงชั่วขณะ เป็นเพราะแสงไม่สะท้อน (แม่นยำกว่านั้นคือไม่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้) จากพื้นผิวที่ "หลุมดำ" ภายนอกยังคงเป็นพื้นที่มืดสำหรับอุปกรณ์สังเกตการณ์ที่มีอยู่ ในขณะที่ข้างต้นไม่ได้หมายความว่า พื้นผิวของหลุมดำเป็นสีดำ จากภายนอกที่มองไม่เห็น ขัดแย้ง และห่างไกลจากที่เดียวเท่านั้น!

พื้นที่ของอวกาศรอบ ๆ หลุมดำซึ่งมีสสารและอนุภาคใด ๆ รวมถึงควอนตาแสงไม่สามารถทะลุผ่าน (กลับมา) ได้ ภายใต้ขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุ ร่างกาย อนุภาคใดๆ จะเคลื่อนที่ อยู่ภายในหลุมดำเท่านั้นและจะไม่สามารถหลบหนีนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ ผู้สังเกตการณ์ภายนอกซึ่งอยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ไม่สามารถสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นภายในได้

กับขอบฟ้าเหตุการณ์ ไม่เป็นไร ต้องขอบคุณเอฟเฟกต์ควอนตัม มันแผ่พลังงาน (กระแสของอนุภาคร้อน) สู่จักรวาล ผลกระทบนี้เรียกว่าการแผ่รังสีของเหยี่ยว (Hawking) และเนื่องด้วยเหตุนี้ หลุมดำจึงสามารถหยุดดำรงอยู่ได้ในทางทฤษฎี (ค่อยๆ ระเหยพลังงานที่แผ่ออกมา) และกลายเป็นดาวฤกษ์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว คำกล่าวนี้เป็นความจริงในฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งสสารสามารถเคลื่อนที่ได้โดยการขุดอุโมงค์ เอาชนะอุปสรรคที่ไม่สามารถเอาชนะได้ภายใต้สภาวะปกติ

ไม่มีใครทราบแน่ชัดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงของหลุมดำดึงดูดมันและผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์จากมุมมองทางทฤษฎี มีแนวโน้มว่าวัตถุ/วัตถุหลังจากผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์จะตกอยู่ในภาวะภาวะเอกฐาน (singularity) และก่อนหน้านั้นวัตถุ/สสารจะถูกทำลายเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

ภาวะเอกฐานความโน้มถ่วงเป็นจุดในกาลอวกาศที่กฎของฟิสิกส์ที่เราคุ้นเคยมักจะไม่ทำงานหรือทำงานต่างกัน ตัวอย่างเช่น ปริมาณที่อธิบายแรงโน้มถ่วงภายใต้สภาวะปกติ ภายใต้สภาวะภาวะเอกฐาน สามารถเป็นอนันต์หรือไม่แน่นอน

ทำไมถึงมีแสงรอบๆ หลุมดำในภาพ?

ชมวิดีโอนี้บน YouTube

บนวงแหวนสะสมของหลุมดำ

การเรืองแสงรอบๆ หลุมดำไม่ใช่ Photoshop หรือเทคนิคพิเศษของคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยกฎแห่งแรงดึงดูด หลุมดำดึงดูดทุกสิ่งที่ตกอยู่ในโซนการกระทำตามแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง อาจเป็นแก๊ส ฝุ่น และเรื่องอื่นๆ ในกรณีนี้ สสารที่ตกอยู่ภายใต้แรงดึงดูดของหลุมดำจะไม่ตกบนพื้นผิวของมันทันที แต่เริ่มหมุนเป็นวงโคจรเป็นวงกลม ในระหว่างการหมุน มันจะร้อนขึ้นเนื่องจากความเร็วมหาศาลและการเสียดสี และปล่อยรังสีเอกซ์และรังสีออกมา การหมุนของสสารเรืองแสงที่เห็นได้ชัดเจนเรียกว่าแผ่นเพิ่มมวล (accretion disc) และสิ่งนี้จะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในภาพถ่ายของหลุมดำในตอนต้นของบทความ

มีวิธีอื่นในการตรวจจับหลุมดำอย่างไร?

กล้องโทรทรรศน์ที่ศึกษาหลุมดำจะดูสภาพแวดล้อมของพวกมัน โดยที่วัตถุอยู่ใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์มาก สารได้รับความร้อนถึงล้านองศาและเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำยังบิดเบือนพื้นที่ด้วย ดังนั้นคุณจึงสามารถเห็นผลของแรงโน้มถ่วงที่มองไม่เห็นบนดาวและวัตถุอื่นๆ