เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์สองดวง: การตายของดาวฤกษ์ในหลุมดำที่ยาวนานที่สุดเข้ามาอยู่ในภาพ หลุมดำเป็นวัตถุลึกลับที่สุดในจักรวาล

นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าพลังของการปล่อยคลื่นวิทยุจากหลุมดำขึ้นอยู่กับอัตราการเพิ่มพูน แต่ไม่เคยสังเกตความสัมพันธ์นี้โดยตรงมาก่อน

เช่น รัก ฮ่าๆ ว้าว เศร้า โกรธ

เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน 2014 เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกได้รับสัญญาณจากการระเบิดที่เกิดขึ้น 300 ล้านปีแสงจากโลกในขณะที่หลุมดำแยกดาวฤกษ์ที่ผ่านไปมา นักดาราศาสตร์ได้กำหนดเป้าหมายเหตุการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อื่น โดยเปิดเผยเพิ่มเติมว่าหลุมดำกินสสารและควบคุมการเติบโตของกาแลคซีอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (สหรัฐอเมริกา) และมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกิ้นส์ (สหรัฐอเมริกา) จับสัญญาณวิทยุที่ซ้อนทับกัน 90% กับการระเบิดของรังสีเอกซ์ที่อยู่ห่างไกลออกไป แต่เกิดขึ้นโดยมีความล่าช้า 13 วันจากพวกเขา พวกเขาเชื่อว่าข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นถึงเครื่องบินเจ็ตขนาดยักษ์ที่มีอนุภาคพลังงานสูงหลบหนีออกจากหลุมดำอันเป็นผลมาจากวัสดุที่ตกลงมาในดาวฤกษ์

การดูดกลืนดาวฤกษ์โดยหลุมดำในการเป็นตัวแทนของศิลปิน เครดิต: ESO/L. กัลคาดา

ผู้เขียนหลักของการศึกษา Dehay Pasham เชื่อว่าพลังของเครื่องบินเจ็ตที่พุ่งออกจากหลุมดำนั้นถูกควบคุมโดยอัตราการป้อนของดาวฤกษ์ที่ถูกทำลาย หลุมดำที่ "อิ่มตัว" จะทำให้เกิดไอพ่นที่แรง ในขณะที่หลุมดำที่ขาดสารอาหารจะสร้างเจ็ตที่อ่อนแอหรือไม่มีไอพ่นเลย นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าพลังของการดีดออกนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการเพิ่ม แต่ไม่เคยสังเกตความสัมพันธ์นี้โดยตรงมาก่อน

หัวข้อสนทนา

จากแบบจำลองทางทฤษฎีของวิวัฒนาการของหลุมดำรวมกับการสังเกตกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลออกไป นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจร่วมกันว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างเหตุการณ์การหยุดชะงักของคลื่น: เมื่อดาวฤกษ์เคลื่อนผ่านเข้าใกล้หลุมดำ แรงดึงดูดของหลุมดำจะกระตุ้นแรงไทดัลบนดาวฤกษ์ คล้ายกับที่ดวงจันทร์สร้างกระแสน้ำในมหาสมุทรบนโลก แรงโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นใหญ่มากจนสามารถทำลายดาวฤกษ์ได้ เศษซากดาวตกลงไปในกระแสลมของวัสดุที่เลี้ยงสัตว์ประหลาด

กระบวนการทั้งหมดทำให้เกิดการระเบิดพลังงานมหาศาลทั่วทั้งสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตพวกมันในแถบแสง รังสีอัลตราไวโอเลต และเอ็กซ์เรย์ เช่นเดียวกับคลื่นวิทยุ แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์นั้นเชื่อกันว่าเป็นวัสดุที่เย็นมากจากด้านในของจานเพิ่มกำลัง ซึ่งกำลังจะตกลงไปในหลุมดำ ในขณะที่รังสีออปติกและรังสีอัลตราไวโอเลตน่าจะมาจากบริเวณด้านนอกของจานเพิ่มกำลัง

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ก่อให้เกิดการปล่อยคลื่นวิทยุในช่วงที่มีการหยุดชะงักของกระแสน้ำยังคงอยู่ภายใต้การอภิปราย นักวิทยาศาสตร์บางคนแนะนำว่าในขณะที่ดาวระเบิด คลื่นกระแทกจะแพร่กระจายออกไปด้านนอกและกระตุ้นอนุภาคพลาสมาในสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะปล่อยคลื่นวิทยุออกมา ในสถานการณ์เช่นนี้ รูปแบบของคลื่นวิทยุจะแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากรังสีเอกซ์ที่มาจากเศษซากของดวงดาว และการศึกษาใหม่ท้าทายกระบวนทัศน์นั้น

รูปแบบแรงเฉือน

Dehay Pasham และเพื่อนร่วมงานของเขา Sjort van Velzen จาก Johns Hopkins University ได้ตรวจสอบข้อมูลจากการระเบิดที่ตรวจพบในปี 2014 โดยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกของ All-sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) ไม่นานหลังจากการค้นพบนี้ กล้องโทรทรรศน์หลายตัวก็ได้มุ่งความสนใจไปที่เหตุการณ์ที่ไม่ปกตินี้ นักวิทยาศาสตร์ติดตามการสังเกตการณ์ทางวิทยุของกล้องโทรทรรศน์สามตัวในช่วง 180 วัน และพบว่าข้อมูลเอ็กซ์เรย์ของเหตุการณ์เดียวกันมีความสอดคล้องกันอย่างชัดเจน แม้ว่าจะเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อยตามเวลา นักดาราศาสตร์พบว่าชุดข้อมูลมีความคล้ายคลึงกัน 90 เปอร์เซ็นต์เมื่อเลื่อนไป 13 วัน นั่นคือความผันผวนของสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์หลังจาก 13 วันปรากฏขึ้นในช่วงวิทยุ

Dehay Pasham อธิบายว่า "มีเพียงกระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยรังสีเอกซ์ของกระแสการเพิ่มไปยังภูมิภาคของการผลิตวิทยุเท่านั้นที่สามารถกำหนดความสัมพันธ์ดังกล่าวได้

จากข้อมูลเดียวกันนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณว่าขนาดของบริเวณที่ผลิตรังสีเอกซ์นั้นมีขนาดประมาณ 25 เท่าของดวงอาทิตย์ ในขณะที่บริเวณที่ปล่อยคลื่นวิทยุจะมีรัศมีประมาณ 400,000 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์ ทีมงานตั้งสมมติฐานว่าคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกมาจากไอพ่นของอนุภาคพลังงานสูงที่เริ่มไหลออกจากหลุมดำไม่นานหลังจากที่มันดูดกลืนสสารจากดาวฤกษ์ที่ถูกทำลาย

เนื่องจากบริเวณของเครื่องบินเจ็ตที่เกิดคลื่นวิทยุนั้นเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนอย่างหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ รังสีส่วนใหญ่จึงถูกอิเล็กตรอนตัวอื่นดูดซับทันที เฉพาะเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามเครื่องบินไอพ่นเท่านั้นที่คลื่นวิทยุจะปล่อยออกมา นี่เป็นสัญญาณที่นักวิจัยค้นพบในที่สุด ดังนั้น พลังของเครื่องบินเจ็ตจึงถูกควบคุมโดยอัตราการเติมที่หลุมดำดูดซับเศษดาวที่เปล่งออกมาในช่วงเอ็กซ์เรย์

Dr. Jane Lisin Dai และ Professor Enrico Ramirez-Ruiz จากสถาบัน Niels Bohr นำเสนอแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่สำคัญ ด้วยความช่วยเหลือ คุณสามารถศึกษาเหตุการณ์การทำลายล้างของคลื่น - เหตุการณ์ที่หายาก แต่ทรงพลังอย่างยิ่งในใจกลางดาราจักร

การทำลายล้าง

ที่ใจกลางของกาแลคซีขนาดใหญ่ทุกแห่งมีหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายล้านเท่า แต่ส่วนใหญ่สังเกตได้ยากเพราะไม่ปล่อยรังสี สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อวัสดุบางรูปแบบถูกดึงเข้าไปในสนามโน้มถ่วงที่ทรงพลังอย่างยิ่งของหลุมดำ ทุกๆ 10,000 ปีในกาแลคซีแห่งหนึ่ง ดาวฤกษ์จะเข้าใกล้หลุมที่อันตราย และแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ดวงหลังจะฉีกวัตถุออกจากกัน เหตุการณ์นี้เรียกว่ากระแสน้ำโน้มถ่วง

ในกระบวนการนี้ หลุมดำจะเต็มไปด้วยเศษซากของดาวฤกษ์ในระยะเวลาหนึ่ง เมื่อมีการใช้ก๊าซดาวฤกษ์ รังสีจำนวนมหาศาลก็จะถูกปลดปล่อยออกมา ด้วยเหตุนี้จึงสามารถศึกษาลักษณะของหลุมได้

รวมโมเดล

ในช่วงน้ำขึ้น หลุมบางแห่งจะปล่อยรังสีเอกซ์ ในขณะที่ช่องอื่นๆ ปล่อยแสงที่มองเห็นได้และรังสียูวี สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจความหลากหลายนี้และรวบรวมปริศนาทั้งหมดเข้าด้วยกัน ในโมเดลใหม่นี้ พวกเขาพยายามคำนึงถึงมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนโลกด้วย นักวิทยาศาสตร์ศึกษาจักรวาล แต่กาแล็กซีมีทิศทางแบบสุ่ม

โมเดลใหม่นี้รวมองค์ประกอบจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สนามแม่เหล็ก การแผ่รังสี และก๊าซ ซึ่งทำให้สามารถดูเหตุการณ์คลื่นจากมุมมองต่างๆ และรวบรวมการกระทำทั้งหมดไว้ในโครงสร้างเดียวได้

ความร่วมมือและแนวโน้ม

งานนี้เกิดขึ้นได้ด้วยความร่วมมือระหว่าง Niels Bohr Institute และ University of California, Santa Cruz นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ก็เข้าร่วมด้วย เครื่องมือคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ถูกนำมาใช้ในการแก้ปัญหา ความก้าวหน้าครั้งนี้ทำให้มีโอกาสสำหรับสาขาการวิจัยที่เติบโตอย่างรวดเร็ว

จักรวาลอันไร้ขอบเขตเต็มไปด้วยความลับ ปริศนา และความขัดแย้ง แม้ว่าวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จะก้าวไปข้างหน้าอย่างก้าวกระโดดในการสำรวจอวกาศ แต่ส่วนใหญ่ในโลกที่กว้างใหญ่นี้ยังคงไม่สามารถเข้าใจโลกทัศน์ของมนุษย์ได้ เรารู้มากเกี่ยวกับดาว เนบิวลา กระจุกดาว และดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตามในจักรวาลอันกว้างใหญ่มีวัตถุดังกล่าวซึ่งเราคาดเดาได้เท่านั้น ตัวอย่างเช่น เรารู้เรื่องหลุมดำน้อยมาก ข้อมูลพื้นฐานและความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของหลุมดำอยู่บนพื้นฐานของสมมติฐานและการคาดเดา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ปรมาณูต้องดิ้นรนกับปัญหานี้มานานกว่าสิบปี หลุมดำในอวกาศคืออะไร? ลักษณะของวัตถุดังกล่าวเป็นอย่างไร?

พูดถึงหลุมดำแบบง่ายๆ

ลองนึกภาพว่าหลุมดำหน้าตาเป็นอย่างไร แค่เห็นหางรถไฟออกจากอุโมงค์ก็เพียงพอแล้ว สัญญาณไฟบนรถคันสุดท้ายขณะที่รถไฟแล่นเข้าไปในอุโมงค์จะลดขนาดลงจนหายไปจากสายตา กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่แสงก็หายไปเนื่องจากแรงดึงดูดอันมหึมา อนุภาคมูลฐาน อิเล็กตรอน โปรตอน และโฟตอนไม่สามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางที่มองไม่เห็นได้ พวกมันตกลงไปในเหวแห่งความว่างเปล่าสีดำ ดังนั้นหลุมในอวกาศจึงถูกเรียกว่าสีดำ ภายในนั้นไม่มีจุดสว่างแม้แต่น้อย ความมืดทึบและอนันต์ สิ่งที่อยู่อีกด้านหนึ่งของหลุมดำไม่เป็นที่รู้จัก

เครื่องดูดฝุ่นในอวกาศนี้มีแรงดึงดูดมหาศาล และสามารถดูดซับกาแลคซีทั้งหมดด้วยกระจุกดาวและกระจุกดาวทั้งหมด รวมทั้งเนบิวลาและสสารมืด เป็นไปได้อย่างไร? มันยังคงเป็นเพียงการคาดเดา กฎฟิสิกส์ที่เรารู้จักในกรณีนี้กำลังแตกร้าวที่ตะเข็บและไม่ได้ให้คำอธิบายสำหรับกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่ สาระสำคัญของความขัดแย้งอยู่ในความจริงที่ว่าในส่วนที่กำหนดของจักรวาลปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงของร่างกายถูกกำหนดโดยมวลของพวกมัน กระบวนการดูดซับโดยวัตถุหนึ่งจากอีกวัตถุหนึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ อนุภาคเมื่อถึงระดับวิกฤตในบางพื้นที่จะเข้าสู่อีกระดับของปฏิสัมพันธ์โดยที่แรงโน้มถ่วงกลายเป็นแรงดึงดูด ร่างกาย วัตถุ สสาร หรือสสารภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเริ่มหดตัวจนถึงความหนาแน่นมหาศาล

กระบวนการดังกล่าวโดยประมาณเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของดาวนิวตรอน ซึ่งสสารของดาวฤกษ์ถูกบีบอัดในปริมาตรภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงภายใน อิเล็กตรอนอิสระรวมกับโปรตอนเพื่อสร้างอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่เรียกว่านิวตรอน ความหนาแน่นของสารนี้มีมากมายมหาศาล อนุภาคของสสารที่มีขนาดเท่ากับน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์มีน้ำหนักหลายพันล้านตัน ในที่นี้น่าจะเหมาะสมที่จะระลึกถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป โดยที่พื้นที่และเวลาเป็นปริมาณต่อเนื่องกัน ดังนั้น กระบวนการบีบอัดไม่สามารถหยุดได้ครึ่งทาง ดังนั้นจึงไม่มีขีดจำกัด

หลุมดำอาจดูเหมือนหลุมที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงจากส่วนหนึ่งของอวกาศไปยังอีกส่วนหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัติของอวกาศและเวลาเองก็เปลี่ยนไป กลายเป็นกรวยของกาลอวกาศ เมื่อไปถึงด้านล่างสุดของช่องทางนี้ สสารใดๆ จะสลายตัวเป็นควอนตั้ม อีกด้านของหลุมดำ หลุมยักษ์นี้คืออะไร? บางทีอาจมีพื้นที่อื่นที่กฎหมายอื่นดำเนินการและเวลาไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม

ในบริบทของทฤษฎีสัมพัทธภาพ ทฤษฎีของหลุมดำมีดังนี้ จุดในอวกาศซึ่งแรงโน้มถ่วงได้บีบอัดสสารใดๆ ให้เป็นขนาดจุลทรรศน์ มีแรงดึงดูดมหาศาล ซึ่งขนาดจะเพิ่มขึ้นเป็นอนันต์ รอยย่นของเวลาปรากฏขึ้น และช่องว่างนั้นโค้ง ปิดในจุดเดียว วัตถุที่หลุมดำกลืนเข้าไปไม่สามารถต้านทานแรงดูดกลับของเครื่องดูดฝุ่นขนาดมหึมานี้ได้ด้วยตัวเอง แม้แต่ความเร็วของแสงที่ครอบครองโดยควอนตาก็ไม่ยอมให้อนุภาคมูลฐานเอาชนะแรงดึงดูด วัตถุใดๆ ที่ไปถึงจุดนั้นก็จะไม่เป็นวัตถุ รวมกับฟองสบู่กาลอวกาศ

หลุมดำในแง่ของวิทยาศาสตร์

ถ้าถามตัวเองว่าหลุมดำก่อตัวอย่างไร? จะไม่มีคำตอบเดียว มีความขัดแย้งและความขัดแย้งมากมายในจักรวาลที่ไม่สามารถอธิบายได้จากมุมมองของวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ยอมให้คำอธิบายทางทฤษฎีเกี่ยวกับธรรมชาติของวัตถุดังกล่าวเท่านั้น แต่ในกรณีนี้กลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์จะเงียบ

พยายามอธิบายกระบวนการต่อเนื่องตามกฎฟิสิกส์ ภาพจะออกมาประมาณนี้ วัตถุที่เกิดขึ้นจากการกดทับด้วยแรงโน้มถ่วงขนาดมหึมาของวัตถุในจักรวาลขนาดมหึมาหรือมวลมหาศาล กระบวนการนี้มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า การยุบตัวของแรงโน้มถ่วง คำว่า "หลุมดำ" ปรากฏขึ้นครั้งแรกในชุมชนวิทยาศาสตร์ในปี 1968 เมื่อนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ พยายามอธิบายสถานะของการยุบตัวของดาวฤกษ์ ตามทฤษฎีของเขา แทนที่ดาวมวลมากที่ได้รับการยุบตัวจากแรงโน้มถ่วง ช่องว่างเชิงพื้นที่และเวลาปรากฏขึ้น ซึ่งการกดทับที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ทุกสิ่งทุกอย่างที่ดาวประกอบด้วยเข้าไปข้างในตัวมันเอง

คำอธิบายดังกล่าวทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าธรรมชาติของหลุมดำไม่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในจักรวาลแต่อย่างใด ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นภายในวัตถุนี้จะไม่ส่งผลกระทบต่อพื้นที่โดยรอบ แต่อย่างใดด้วย "แต่" แรงโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นแรงมากจนทำให้อวกาศโก่งตัว ทำให้กาแล็กซีหมุนรอบหลุมดำ ดังนั้น สาเหตุที่ดาราจักรเกิดเป็นก้นหอยจึงชัดเจน ดาราจักรทางช้างเผือกขนาดมหึมาจะหายสาบสูญไปในหลุมดำมวลมหึมานานแค่ไหนนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ข้อเท็จจริงที่น่าสงสัยคือหลุมดำสามารถปรากฏขึ้นที่จุดใดก็ได้ในอวกาศรอบนอก ซึ่งมีการสร้างเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งนี้ รอยย่นของเวลาและพื้นที่ดังกล่าวทำให้ความเร็วมหาศาลที่ดาวฤกษ์หมุนและเคลื่อนที่ไปในอวกาศของกาแลคซี เวลาในหลุมดำไหลในอีกมิติหนึ่ง ภายในภูมิภาคนี้ ไม่มีกฎแรงโน้มถ่วงใดที่สามารถตีความได้จากมุมมองของฟิสิกส์ สถานะนี้เรียกว่าภาวะเอกฐานของหลุมดำ

หลุมดำไม่แสดงสัญญาณบ่งชี้ภายนอกใดๆ การมีอยู่ของหลุมดำสามารถตัดสินได้จากพฤติกรรมของวัตถุอวกาศอื่นๆ ที่ได้รับผลกระทบจากสนามโน้มถ่วง ภาพรวมของการต่อสู้เพื่อชีวิตและความตายเกิดขึ้นที่ขอบของหลุมดำซึ่งถูกปกคลุมด้วยเมมเบรน พื้นผิวในจินตนาการของกรวยนี้เรียกว่า "ขอบฟ้าเหตุการณ์" ทุกสิ่งที่เราเห็นจนถึงขีดจำกัดนี้เป็นสิ่งที่จับต้องได้และเป็นวัตถุ

สถานการณ์สำหรับการก่อตัวของหลุมดำ

จากการพัฒนาทฤษฎีของ John Wheeler เราสามารถสรุปได้ว่าความลึกลับของหลุมดำไม่ได้อยู่ในกระบวนการก่อตัว การก่อตัวของหลุมดำเกิดจากการยุบตัวของดาวนิวตรอน นอกจากนี้มวลของวัตถุดังกล่าวควรเกินมวลดวงอาทิตย์สามครั้งขึ้นไป ดาวนิวตรอนหดตัวจนแสงของตัวเองไม่สามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงที่แน่นหนาได้อีกต่อไป มีการจำกัดขนาดที่ดาวจะหดตัวเพื่อทำให้เกิดหลุมดำได้ รัศมีนี้เรียกว่ารัศมีความโน้มถ่วง ดาวมวลมากในระยะสุดท้ายของการพัฒนาควรมีรัศมีความโน้มถ่วงหลายกิโลเมตร

วันนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้รับหลักฐานแวดล้อมว่ามีหลุมดำอยู่ในดาวคู่เอกซเรย์จำนวนโหล ดาวเอกซเรย์ พัลซาร์หรือระเบิดไม่มีพื้นผิวที่แข็ง นอกจากนี้มวลของพวกมันยังมากกว่ามวลของดวงอาทิตย์สามดวงอีกด้วย สถานะปัจจุบันของอวกาศรอบนอกในกลุ่มดาว Cygnus ซึ่งเป็นดาว X-ray Cygnus X-1 ทำให้สามารถติดตามการก่อตัวของวัตถุแปลก ๆ เหล่านี้ได้

จากการวิจัยและสมมติฐานทางทฤษฎี ปัจจุบันมีสี่สถานการณ์สำหรับการก่อตัวของดาวสีดำในวิทยาศาสตร์:

• การล่มสลายของแรงโน้มถ่วงของดาวมวลสูงในขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการ
• การล่มสลายของภาคกลางของกาแลคซี
• การก่อตัวของหลุมดำในช่วงบิกแบง;
• การก่อตัวของหลุมดำควอนตัม

สถานการณ์แรกเป็นสถานการณ์ที่สมจริงที่สุด แต่จำนวนดาวสีดำที่เราคุ้นเคยในปัจจุบันมีมากกว่าจำนวนดาวนิวตรอนที่รู้จัก และอายุของจักรวาลไม่ได้ยิ่งใหญ่นักจนดาวมวลสูงจำนวนดังกล่าวสามารถผ่านกระบวนการวิวัฒนาการเต็มรูปแบบได้

สถานการณ์ที่สองมีสิทธิ์ที่จะมีชีวิต และมีตัวอย่างที่ชัดเจนเกี่ยวกับเรื่องนี้ - หลุมดำขนาดมหึมา Sagittarius A * ซึ่งกำบังในใจกลางกาแลคซีของเรา มวลของวัตถุนี้คือ 3.7 มวลดวงอาทิตย์ กลไกของสถานการณ์นี้คล้ายกับสถานการณ์การยุบตัวของแรงโน้มถ่วง โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือไม่ใช่ดาวที่ผ่านการยุบตัว แต่เป็นแก๊สระหว่างดวงดาว ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ก๊าซจะถูกบีบอัดให้มีมวลและความหนาแน่นวิกฤต ในช่วงเวลาวิกฤต สสารแตกตัวเป็นควอนตัม ก่อตัวเป็นหลุมดำ อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีนี้เป็นที่น่าสงสัย เนื่องจากนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียเพิ่งระบุดาวเทียมของหลุมดำราศีธนู A* พวกมันกลายเป็นหลุมดำขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งอาจก่อตัวในลักษณะที่แตกต่างออกไป

สถานการณ์ที่สามเป็นทฤษฎีมากกว่าและเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของทฤษฎีบิ๊กแบง ในช่วงเวลาของการก่อตัวของจักรวาล ส่วนหนึ่งของสสารและสนามโน้มถ่วงผันผวน กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระบวนการใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไป ไม่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เป็นที่รู้จักของกลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์นิวเคลียร์

สถานการณ์สุดท้ายมุ่งเน้นไปที่ฟิสิกส์ของการระเบิดนิวเคลียร์ ในกลุ่มของสสาร ในกระบวนการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง จะเกิดการระเบิดขึ้นในบริเวณที่เกิดหลุมดำ สสารระเบิดเข้าด้านในดูดซับอนุภาคทั้งหมด

การดำรงอยู่และวิวัฒนาการของหลุมดำ

การมีความคิดคร่าวๆ เกี่ยวกับธรรมชาติของวัตถุในอวกาศที่แปลกประหลาดเช่นนี้ อย่างอื่นก็น่าสนใจ หลุมดำจริงมีขนาดเท่าไหร่ โตเร็วแค่ไหน? ขนาดของหลุมดำถูกกำหนดโดยรัศมีความโน้มถ่วง สำหรับหลุมดำ รัศมีของหลุมดำถูกกำหนดโดยมวลและเรียกว่ารัศมีชวาร์ซชิลด์ ตัวอย่างเช่น หากวัตถุมีมวลเท่ากับมวลของโลก รัศมี Schwarzschild ในกรณีนี้คือ 9 มม. โคมไฟหลักของเรามีรัศมี 3 กม. ความหนาแน่นเฉลี่ยของหลุมดำที่เกิดขึ้นในตำแหน่งของดาวฤกษ์ที่มีมวล 10⁸ มวลดวงอาทิตย์จะใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำ รัศมีของการก่อตัวดังกล่าวจะอยู่ที่ 300 ล้านกิโลเมตร

มีแนวโน้มว่าหลุมดำขนาดยักษ์ดังกล่าวจะตั้งอยู่ใจกลางกาแลคซี จนถึงปัจจุบันมีกาแล็กซี 50 แห่งเป็นที่รู้จักซึ่งอยู่ตรงกลางซึ่งมีหลุมเวลาและพื้นที่ขนาดใหญ่ มวลของดาวยักษ์ดังกล่าวมีมวลหลายพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ใครจะจินตนาการได้ว่าหลุมนี้มีพลังดึงดูดมหาศาลขนาดไหน

สำหรับรูเล็กๆ สิ่งเหล่านี้คือวัตถุขนาดเล็ก ซึ่งมีรัศมีถึงค่าเล็กน้อยเพียง 10¯¹² ซม. มวลของเศษดังกล่าวคือ 10¹⁴g การก่อตัวดังกล่าวเกิดขึ้นในช่วงเวลาของบิกแบง แต่เมื่อเวลาผ่านไป พวกมันก็มีขนาดใหญ่ขึ้น และวันนี้พวกมันก็โอ้อวดในอวกาศเหมือนสัตว์ประหลาด สภาวะที่เกิดหลุมดำขนาดเล็กซึ่งปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามสร้างใหม่ในสภาพพื้นดิน เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ การทดลองจะดำเนินการในเครื่องชนกันของอิเล็กตรอน ซึ่งอนุภาคมูลฐานจะถูกเร่งให้มีความเร็วแสง การทดลองครั้งแรกทำให้สามารถรับควาร์ก-กลูออนพลาสมาในสภาพห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นสสารที่มีอยู่ในตอนรุ่งอรุณของการก่อตัวของจักรวาล การทดลองดังกล่าวช่วยให้เราหวังว่าหลุมดำบนโลกจะต้องใช้เวลา อีกสิ่งหนึ่งคือความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ของมนุษย์จะกลายเป็นหายนะสำหรับเราและโลกของเราหรือไม่ โดยการปลอมแปลงเป็นหลุมดำ เราสามารถเปิดกล่องแพนดอร่า

การสังเกตการณ์ดาราจักรอื่นๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบหลุมดำซึ่งมีมิติเกินกว่าความคาดหมายและข้อสันนิษฐานทั้งหมด วิวัฒนาการที่เกิดขึ้นกับวัตถุดังกล่าวทำให้เข้าใจมากขึ้นว่าทำไมมวลของหลุมดำจึงเติบโตขึ้น ขีด จำกัด ที่แท้จริงของมันคืออะไร นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าหลุมดำที่รู้จักกันทั้งหมดได้เติบโตขึ้นเป็นขนาดจริงภายใน 13-14 พันล้านปี ความแตกต่างของขนาดเกิดจากความหนาแน่นของพื้นที่โดยรอบ หากหลุมดำมีอาหารเพียงพอภายในขอบเขตของแรงโน้มถ่วง หลุมดำก็จะเติบโตแบบก้าวกระโดด และมีจำนวนมวลดวงอาทิตย์เป็นร้อยเป็นพัน ดังนั้นขนาดมหึมาของวัตถุดังกล่าวจึงอยู่ในใจกลางกาแลคซี กระจุกดาวขนาดมหึมา มวลมหาศาลของก๊าซระหว่างดวงดาวเป็นอาหารอันอุดมสมบูรณ์สำหรับการเติบโต เมื่อกาแลคซีรวมตัว หลุมดำสามารถรวมเข้าด้วยกัน ก่อตัวเป็นวัตถุมวลมหาศาลชนิดใหม่

เมื่อพิจารณาจากการวิเคราะห์กระบวนการวิวัฒนาการ เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะความแตกต่างของหลุมดำสองประเภท:

• วัตถุที่มีมวล 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
• วัตถุขนาดมหึมาซึ่งมีมวลหลายแสนล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์

มีหลุมดำที่มีมวลปานกลางโดยเฉลี่ยเท่ากับ 100-10,000 มวลดวงอาทิตย์ แต่ธรรมชาติของพวกมันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด มีวัตถุดังกล่าวประมาณหนึ่งชิ้นต่อกาแล็กซี่ การศึกษาดาวเอกซเรย์ทำให้สามารถพบหลุมดำเฉลี่ย 2 หลุมที่ระยะห่าง 12 ล้านปีแสงในดาราจักร M82 มวลของวัตถุหนึ่งชิ้นจะแปรผันในช่วง 200-800 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ อีกวัตถุหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่ามากและมีมวล 10-4 หมื่นมวลดวงอาทิตย์ ชะตากรรมของวัตถุดังกล่าวน่าสนใจ พวกมันตั้งอยู่ใกล้กระจุกดาว ค่อยๆ ถูกดึงดูดไปยังหลุมดำมวลมหาศาลที่ตั้งอยู่ใจกลางดาราจักร

โลกของเราและหลุมดำ

แม้จะมีการค้นหาเบาะแสเกี่ยวกับธรรมชาติของหลุมดำ แต่โลกวิทยาศาสตร์ยังคงกังวลเกี่ยวกับสถานที่และบทบาทของหลุมดำในชะตากรรมของดาราจักรทางช้างเผือกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในชะตากรรมของดาวเคราะห์โลก รอยพับของเวลาและพื้นที่ที่ใจกลางทางช้างเผือกค่อยๆ กลืนกินวัตถุที่มีอยู่ทั้งหมดรอบๆ ดาวหลายล้านดวงและก๊าซระหว่างดวงดาวหลายล้านล้านตันถูกดูดเข้าไปในหลุมดำแล้ว เมื่อเวลาผ่านไป การเลี้ยวจะไปถึงแขนของ Cygnus และ Sagittarius ซึ่งระบบสุริยะตั้งอยู่ โดยเดินทางเป็นระยะทาง 27,000 ปีแสง

หลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใกล้ที่สุดอีกแห่งอยู่ใจกลางดาราจักรแอนโดรเมดา นี่อยู่ห่างจากเราประมาณ 2.5 ล้านปีแสง น่าจะเป็นก่อนเวลาที่วัตถุของเราราศีธนู A * ดูดซับดาราจักรของตัวเอง เราควรคาดว่าจะมีการควบรวมกิจการของสองดาราจักรที่อยู่ใกล้เคียงกัน ดังนั้นจะมีการรวมตัวของหลุมดำมวลมหาศาลสองแห่งเข้าเป็นหนึ่งเดียว มีขนาดที่น่ากลัวและมหึมา

สสารที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงคือหลุมดำขนาดเล็ก เพื่อดูดซับดาวเคราะห์โลก หลุมดำที่มีรัศมีสองเซนติเมตรก็เพียงพอแล้ว ปัญหาคือโดยธรรมชาติแล้ว หลุมดำเป็นวัตถุที่ไม่มีรูปร่างหน้าตาโดยสมบูรณ์ ไม่มีรังสีหรือรังสีใด ๆ ออกมาจากครรภ์ของเธอ ดังนั้นจึงค่อนข้างยากที่จะสังเกตเห็นวัตถุลึกลับเช่นนี้ มีเพียงระยะใกล้เท่านั้นที่สามารถตรวจจับความโค้งของแสงพื้นหลังได้ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีช่องว่างในอวกาศในบริเวณนี้ของจักรวาล

จนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่าหลุมดำที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือ V616 Monocerotis สัตว์ประหลาดอยู่ห่างจากระบบของเรา 3000 ปีแสง ในแง่ของขนาดนี่คือการก่อตัวขนาดใหญ่มวลของมันคือ 9-13 มวลดวงอาทิตย์ วัตถุใกล้เคียงอื่นที่คุกคามโลกของเราคือหลุมดำ Gygnus X-1 ด้วยสัตว์ประหลาดตัวนี้เราถูกแยกจากกันด้วยระยะทาง 6,000 ปีแสง หลุมดำที่เปิดเผยในละแวกบ้านของเราเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลขฐานสอง กล่าวคือ อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ที่ป้อนวัตถุที่ไม่รู้จักพอ

บทสรุป

การดำรงอยู่ในอวกาศของวัตถุลึกลับและลึกลับเช่นหลุมดำทำให้เราระวังตัว อย่างไรก็ตาม ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นกับหลุมดำนั้นเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย เมื่อพิจารณาจากอายุของจักรวาลและระยะทางที่ไกลมาก เป็นเวลา 4.5 พันล้านปีที่ระบบสุริยะหยุดนิ่ง ซึ่งเป็นไปตามกฎหมายที่เราทราบ ในช่วงเวลานี้ ไม่มีสิ่งใดเกิดขึ้นใกล้ระบบสุริยะ ไม่ว่าจะเป็นการบิดเบือนของอวกาศหรือส่วนพับของเวลา อาจไม่มีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับสิ่งนี้ ส่วนหนึ่งของทางช้างเผือกซึ่งระบบดาวดวงอาทิตย์อาศัยอยู่นั้นเป็นพื้นที่ที่สงบและมั่นคง

นักวิทยาศาสตร์ยอมรับความคิดที่ว่าการปรากฏตัวของหลุมดำไม่ได้ตั้งใจ วัตถุดังกล่าวมีบทบาทเป็นระเบียบในจักรวาล ทำลายร่างกายของจักรวาลที่มากเกินไป สำหรับชะตากรรมของสัตว์ประหลาดเองนั้น วิวัฒนาการของพวกมันยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเต็มที่ มีรุ่นที่หลุมดำไม่ได้เป็นนิรันดร์และในบางช่วงอาจหยุดอยู่ ไม่เป็นความลับสำหรับทุกคนที่วัตถุดังกล่าวเป็นแหล่งพลังงานที่ทรงพลังที่สุด เป็นพลังงานชนิดใดและวัดได้อย่างไรเป็นอีกเรื่องหนึ่ง

ด้วยความพยายามของ Stephen Hawking วิทยาศาสตร์ได้นำเสนอทฤษฎีที่ว่าหลุมดำยังคงแผ่พลังงานออกมา โดยสูญเสียมวลของมันไป ในสมมติฐานของเขา นักวิทยาศาสตร์ได้รับคำแนะนำจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ ซึ่งกระบวนการทั้งหมดเชื่อมโยงถึงกัน ไม่มีอะไรหายไปโดยไม่ปรากฏที่อื่น สสารใดๆ สามารถแปรสภาพเป็นสารอื่นได้ ในขณะที่พลังงานประเภทหนึ่งไปสู่อีกระดับพลังงานหนึ่ง นี่อาจเป็นกรณีของหลุมดำ ซึ่งเป็นพอร์ทัลช่วงเปลี่ยนผ่านจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง

หากคุณมีคำถามใด ๆ - ทิ้งไว้ในความคิดเห็นด้านล่างบทความ เราหรือผู้เยี่ยมชมของเรายินดีที่จะตอบคำถามเหล่านี้

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้บันทึกการตายของดาวฤกษ์ในหลุมดำที่นานที่สุดในประวัติศาสตร์ของการสังเกตการณ์ - ระยะเวลาของกระบวนการนั้นเกินกว่ากรณีที่คล้ายกันมากกว่า 10 เท่า ความจริงก็คือหลุมดำดูดกลืนดาวฤกษ์สองเท่าของมวลดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าระหว่างการสังเกตการณ์จักรวาลอย่างแข็งขัน การตายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ดังกล่าวในหลุมดำนั้นเกิดขึ้นเป็นครั้งแรก เกี่ยวกับว่ากระบวนการที่ค้นพบสามารถให้กระจ่างเกี่ยวกับการก่อตัวของหลุมดำมวลมหึมาหนึ่งพันล้านปีหลังจากการเกิดขึ้นของจักรวาลในวัสดุ RT ได้หรือไม่

• การตายของดาวฤกษ์ใกล้หลุมดำ XJ1500+0154 ตามจินตนาการของศิลปิน ในส่วนล่าง - ภาพถ่ายของสิ่งที่เกิดขึ้น: ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (ซ้าย) ในช่วง X-ray
• nasa.gov

สุ่ม เปิด

กระบวนการนี้บันทึกโดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติที่นำโดย Dachen Lin จากศูนย์วิทยาศาสตร์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยนิวแฮมป์เชียร์ เหตุการณ์ที่คล้ายคลึงกันในความทรงจำของนักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาสูงสุดประมาณหนึ่งปี ในขณะที่กระบวนการนี้เกิดขึ้นใกล้กับหลุมดำที่เรียกว่า XJ1500 + 0154 เริ่มขึ้นในปี 2548 ดาวไทดัลถูกแยกออกจากกัน และหลุมดำขนาดมหึมายังคงดูดซับเศษของมันต่อไป

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สังเกตเห็นโดยบังเอิญโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-Newton ในขณะนั้น พวกเขากำลังศึกษากระจุกกาแลคซีที่เรียกว่า NGC 5813 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 105 ล้านปีแสง การแผ่รังสีที่รุนแรงดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ในขั้นตอนการวิเคราะห์ภาพของ NGC 5813 ในปี 2008 กล้องโทรทรรศน์จันทราได้บันทึกว่าความเข้มของการแผ่รังสีของวัตถุที่บังเอิญตกลงไปในภาพนั้นและอยู่ไกลกว่ากระจุกดาราจักรที่ศึกษามากเกิน ค่าที่บันทึกครั้งแรก 100 ครั้ง ในปีต่อๆ มา รวมทั้งปี 2014 และ 2016 กล้องโทรทรรศน์ Swift ได้รับข้อมูลเพิ่มเติม

ที่สำคัญคือกินให้ถูก

เจมส์ กิลโลชอนแห่งศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียนกล่าว “สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงสิ่งผิดปกติ: หลุมดำกำลังกลืนดาวฤกษ์หนึ่งดวงที่มีมวลเป็นสองเท่าของดวงอาทิตย์”

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าระหว่างการสังเกตการณ์จักรวาลอย่างแข็งขัน การตายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ดังกล่าวในหลุมดำนั้นเกิดขึ้นเป็นครั้งแรก

นอกจากนี้ นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าการแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์ที่บันทึกไว้อย่างสม่ำเสมอนั้นเกินขีดจำกัดที่อนุญาตของขีดจำกัดที่เรียกว่าเอดดิงตัน พารามิเตอร์นี้ระบุอัตราส่วนของสารให้ความร้อนที่ปล่อยออกมาและแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดสารไปยังจุดศูนย์กลางของวัตถุ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้สรุปว่าความสัมพันธ์นี้ถูกละเมิดรอบๆ หลุมดำที่สังเกตพบได้อย่างไร โดยสรุปได้ว่ากำลังเติบโตเร็วกว่าอัตราที่ถือว่าปกติ ตามที่พวกเขากล่าวไว้ หลุมดำมวลมหาศาลอาจปรากฏขึ้นในลักษณะเดียวกันเพียงหนึ่งพันล้านปีหลังจากการก่อตัวของจักรวาล นี่เป็นข้อสรุปที่สำคัญ เนื่องจากวัตถุโบราณที่มีมวลมหาศาลเช่นนี้ ซึ่งใหญ่กว่าดวงอาทิตย์หลายพันล้านเท่า ได้รับการบันทึกไว้แล้ว แต่การเกิดขึ้นของวัตถุนั้นยังไม่ชัดเจนนัก

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 นักดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นการสลายตัวของดาวฤกษ์และการดูดกลืนของดาวฤกษ์ซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยหลุมดำ ในกระบวนการนี้ เมื่อตกอยู่ภายใต้แรงดึงดูดของวัตถุขนาดใหญ่ ดาวจะแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย สารที่ประกอบด้วยกระจายอยู่ในรูปแบบของดิสก์แบน ส่วนใหญ่ถูกดูดกลืนโดยหลุมดำ ส่วนที่เหลือกระจัดกระจายในอวกาศ

ในกรณีที่บันทึกไว้ นอกเหนือจากการตายของดาวมวลมาก ยังมีทางเลือกอื่นที่น่าสนใจไม่น้อย หากดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าเข้ามาใกล้หลุมดำและสลายตัวไปอย่างสมบูรณ์ ผลที่สังเกตได้ก็จะเหมือนกัน โดยปกติแล้ว การดูดกลืนอย่างสมบูรณ์จะไม่เกิดขึ้น ดังนั้น เหตุการณ์นี้จะถูกพบเห็นเป็นครั้งแรกในการสำรวจอวกาศ

เอกซเรย์ล่าสุด

สถานที่ที่หลุมดำตั้งอยู่ ซึ่งเรียกติดตลกว่าโลภที่สุดที่เคยพบมา เกิดขึ้นพร้อมกับตำแหน่งที่ถูกกล่าวหาว่าเป็นวัตถุจักรวาลที่มีมวลมหาศาลในใจกลางดาราจักรขนาดเล็กที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นอย่างแข็งขัน เกี่ยวกับรูปภาพโดยละเอียดของสิ่งที่เกิดขึ้นในระยะห่างจากโลก - 1.8 พันล้านปีแสง - แน่นอนว่าไม่จำเป็นต้องพูดถึง อย่างไรก็ตาม ศิลปินได้นำเสนอวิสัยทัศน์เกี่ยวกับการตายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อันเนื่องมาจากหลุมดำ

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าความเข้มของรังสีจะลดลง: ชิ้นส่วนของดาวขนาดใหญ่ที่ป้อนหลุมดำจะสิ้นสุดลง บางส่วนจะกระจายไปในอวกาศ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทราบว่าการแผ่รังสีเริ่มลดลงแล้ว แต่วัตถุยังคงความสว่างอย่างเหลือเชื่อ

ตามที่นักวิจัยกล่าวว่า เมื่อทราบถึงความเป็นไปได้ของกระบวนการที่มีคุณสมบัติที่จัดตั้งขึ้น พวกเขาจะเริ่มค้นหากรณีที่คล้ายกัน อย่างไรก็ตาม พวกเขาทราบว่าพวกเขาจะตรวจสอบ XJ1500 + 0154 ต่อไป ประการแรก พวกเขาสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของรังสี ซึ่งตามการคาดการณ์ของพวกเขา จะดำเนินต่อไปอีกประมาณ 10 ปี ประการที่สอง ข้อสรุปของพวกเขายังคงต้องการการตรวจสอบเพิ่มเติม

หลุมดำเป็นเพียงวัตถุในจักรวาลที่สามารถดึงดูดแสงด้วยแรงโน้มถ่วงได้ พวกเขายังเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล เราไม่น่าจะรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ (เรียกว่า "จุดที่ไม่กลับมา") ในเร็ว ๆ นี้ เหล่านี้เป็นสถานที่ที่ลึกลับที่สุดในโลกของเราซึ่งแม้จะทำการวิจัยมาหลายทศวรรษ แต่ก็ยังไม่ค่อยมีใครรู้จัก บทความนี้ประกอบด้วยข้อเท็จจริง 10 ประการที่เรียกได้ว่าน่าสนใจที่สุด

หลุมดำไม่ดูดสสาร

หลายคนคิดว่าหลุมดำเป็น "เครื่องดูดฝุ่นจักรวาล" ชนิดหนึ่งที่ดึงดูดพื้นที่โดยรอบ ในความเป็นจริง หลุมดำเป็นวัตถุในจักรวาลธรรมดาที่มีสนามโน้มถ่วงสูงเป็นพิเศษ

หากมีหลุมดำขนาดเท่ากันเกิดขึ้นที่ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ โลกจะไม่ถูกดึงเข้าด้านใน โลกก็จะหมุนในวงโคจรเดียวกันกับที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้หลุมดำสูญเสียมวลบางส่วนไปในรูปของลมดาว (ซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างการดำรงอยู่ของดาวฤกษ์ใดๆ) และหลุมดำดูดซับเฉพาะสสารนี้เท่านั้น

Karl Schwarzschild ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำ

Karl Schwarzschild เป็นคนแรกที่ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของ "จุดที่ไม่มีวันย้อนกลับ" ไอน์สไตน์เองไม่ได้คิดเกี่ยวกับหลุมดำแม้ว่าทฤษฎีของเขาจะทำให้สามารถทำนายการมีอยู่ของหลุมดำได้

Schwarzschild เสนอแนะของเขาในปี 1915 หลังจากที่ Einstein ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา นั่นคือตอนที่คำว่า "Schwarzschild radius" เกิดขึ้น ซึ่งเป็นค่าที่บอกคุณว่าคุณต้องบีบอัดวัตถุมากเพียงใดเพื่อให้เป็นหลุมดำ

ในทางทฤษฎี อะไรก็ตามที่กลายเป็นหลุมดำได้ หากได้รับแรงกดที่เพียงพอ ยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมากเท่าใด ก็จะยิ่งสร้างสนามโน้มถ่วงมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น โลกจะกลายเป็นหลุมดำหากวัตถุขนาดเท่าถั่วลิสงมีมวลของมัน

หลุมดำสามารถกำเนิดจักรวาลใหม่ได้

แนวคิดที่ว่าหลุมดำสามารถทำให้เกิดจักรวาลใหม่ได้นั้นดูไร้สาระ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเรายังไม่แน่ใจเกี่ยวกับการมีอยู่ของจักรวาลอื่น) อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาทฤษฎีดังกล่าวอย่างจริงจัง

ทฤษฎีรุ่นใดรุ่นหนึ่งที่ง่ายกว่านี้มีดังนี้ โลกของเรามีเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยเป็นพิเศษสำหรับการเกิดขึ้นของชีวิตในนั้น หากค่าคงที่ทางกายภาพใด ๆ เปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อย เราจะไม่อยู่ในโลกนี้ ภาวะเอกฐานของหลุมดำเข้ามาแทนที่กฎฟิสิกส์ปกติ และ (อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี) อาจก่อให้เกิดจักรวาลใหม่ที่จะแตกต่างจากของเรา

หลุมดำสามารถเปลี่ยนคุณ (และอะไรก็ได้) ให้เป็นสปาเก็ตตี้

หลุมดำยืดวัตถุที่อยู่ใกล้พวกมัน วัตถุเหล่านี้เริ่มคล้ายกับสปาเก็ตตี้ (มีแม้กระทั่งคำพิเศษ - "spaghettiification")

นี่เป็นเพราะวิธีการทำงานของแรงโน้มถ่วง ในขณะนี้ เท้าของคุณอยู่ใกล้กับศูนย์กลางโลกมากกว่าหัวของคุณ ดังนั้นพวกมันจึงถูกดึงออกอย่างแรงกว่า ที่พื้นผิวของหลุมดำ ความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงเริ่มทำงานกับคุณ ขาถูกดึงดูดไปยังจุดศูนย์กลางของหลุมดำเร็วขึ้นและเร็วขึ้น เพื่อให้ครึ่งบนของลำตัวไม่สามารถตามพวกมันได้ ผลลัพธ์: สปาเก็ตตี้!

หลุมดำระเหยไปตามกาลเวลา

หลุมดำไม่เพียงดูดซับลมของดวงดาวเท่านั้น แต่ยังระเหยออกไปด้วย ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบในปี 1974 และได้รับการตั้งชื่อว่ารังสีฮอว์คิง (ตามชื่อของสตีเฟน ฮอว์คิง ผู้เป็นผู้ค้นพบ)

เมื่อเวลาผ่านไป หลุมดำสามารถให้มวลทั้งหมดของมันสู่อวกาศโดยรอบพร้อมกับการแผ่รังสีนี้และหายไป

หลุมดำทำให้เวลารอบตัวช้าลง

เมื่อคุณเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ เวลาจะช้าลง เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น เราต้องหันไปหา "twin paradox" ซึ่งเป็นการทดลองทางความคิดที่มักใช้เพื่อแสดงให้เห็นหลักพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

พี่น้องฝาแฝดคนหนึ่งยังคงอยู่บนโลก ในขณะที่อีกคนหนึ่งบินไปในอวกาศด้วยความเร็วแสง เมื่อกลับมายังโลก ฝาแฝดพบว่าน้องชายของเขาแก่กว่าเขา เพราะเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้กับความเร็วแสง เวลาจะผ่านไปช้ากว่า

เมื่อคุณเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ คุณจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจนเวลาช้าลงสำหรับคุณ

หลุมดำเป็นโรงไฟฟ้าที่ก้าวหน้าที่สุด

หลุมดำสร้างพลังงานได้ดีกว่าดวงอาทิตย์และดาวดวงอื่นๆ นี่เป็นเพราะเรื่องที่หมุนรอบตัวพวกเขา การเอาชนะขอบฟ้าเหตุการณ์ด้วยความเร็วสูง สสารในวงโคจรของหลุมดำได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก สิ่งนี้เรียกว่าการแผ่รังสีวัตถุดำ

สำหรับการเปรียบเทียบ ในระหว่างการหลอมนิวเคลียส 0.7% ของสสารจะถูกแปลงเป็นพลังงาน ใกล้หลุมดำ 10% ของสสารกลายเป็นพลังงาน!

หลุมดำบิดเบี้ยวพื้นที่รอบตัวพวกเขา

พื้นที่สามารถคิดได้ว่าเป็นแถบยางยืดที่มีเส้นลากอยู่ หากคุณวางวัตถุบนจาน มันจะเปลี่ยนรูปร่าง หลุมดำทำงานในลักษณะเดียวกัน มวลมหาศาลของพวกเขาดึงดูดทุกสิ่งมาสู่ตัวมันเองรวมถึงแสง (รังสีที่ต่อเนื่องการเปรียบเทียบสามารถเรียกได้ว่าเป็นเส้นบนจาน)

หลุมดำจำกัดจำนวนดาวในจักรวาล

ดาวฤกษ์เกิดขึ้นจากเมฆก๊าซ เมฆต้องเย็นลงก่อนจึงจะเริ่มก่อตัวดาวได้

การแผ่รังสีจากวัตถุสีดำช่วยป้องกันเมฆก๊าซไม่ให้เย็นลงและป้องกันการก่อตัวของดาวฤกษ์

ในทางทฤษฎี วัตถุใดๆ สามารถกลายเป็นหลุมดำได้

ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างดวงอาทิตย์ของเรากับหลุมดำคือความแรงของแรงโน้มถ่วง ที่จุดศูนย์กลางของหลุมดำนั้นแข็งแกร่งกว่าศูนย์กลางของดาวฤกษ์มาก ถ้าดวงอาทิตย์ของเราถูกบีบอัดให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 กิโลเมตร มันอาจเป็นหลุมดำ

ในทางทฤษฎี อะไรก็ตามที่กลายเป็นหลุมดำได้ ในทางปฏิบัติ เรารู้ว่าหลุมดำเกิดขึ้นจากการล่มสลายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เท่านั้น ซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 20-30 เท่า