หลุมดำคืออะไร?
Черные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку
หลุมดำไม่ใช่ลูกบอลสีดำอย่างที่เราคุ้นเคย มีความโปร่งใส แต่ทิ้งเงาดำไว้ มันไม่ได้เป็นรู แต่เป็นตัวดูดซับทรงกลมของทุกสิ่งที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง
หลุมดำปรากฏได้อย่างไร?
ดาวที่มีมวลและขนาดเกินกว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายครั้งในช่วงท้ายของชีวิตพวกมันจะระเบิดและก่อตัวเป็นดาวนิวตรอนหรือเริ่มหดตัวลงอย่างรุนแรงราวกับว่า "ตกลง" เข้าด้านในลดขนาดลงอย่างรวดเร็วโดยมีมวลคงที่ ความหนาแน่นของสสารที่จุดอัดจะสูงมากตามลำดับแรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เมื่อขนาดของดาวฤกษ์มีขนาดเล็กมากและมีความหนาแน่นสูงมากในที่เดียวมันจะ "ตกลง" เข้าด้านในทำให้เกิดหลุมดำ
ตัวอย่างเช่นหลุมดำที่มีมวลหนึ่งดวงอาทิตย์จะมีขนาดเล็กกว่าดาวของเรา
อย่างไรก็ตาม ดาวดวงเล็กๆ เช่นดวงอาทิตย์ของเราจะไม่กลายเป็นหลุมดำเมื่อสิ้นสุดวงจรชีวิต มวลของพวกมันยังไม่เพียงพอแม้ว่าจะเกิดการระเบิดและการก่อตัวของซูเปอร์โนวาก็ตาม แน่นอนว่าจะมีการระเบิด แต่เมื่อถึงขั้นตอนสุดท้าย ดาวดวงเล็กๆ จะกลายเป็นดาวแคระขาว ซึ่งเป็นดาวที่เล็กมากและร้อนมาก ซึ่งก็จะจางหายไปในไม่ช้าเช่นกัน
ปัจจุบันเราทราบถึงวิธีการที่แตกต่างกันสี่รูปแบบของหลุมดำ
- การศึกษาที่ดีที่สุดคือสิ่งที่เกี่ยวข้องกับดาวฤกษ์ยุบ. ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่พอจะก่อตัวเป็นหลุมดำหลังจากที่นิวเคลียร์ฟิวชั่นหยุดลงเนื่องจากทุกสิ่งที่สามารถสังเคราะห์ได้แล้วได้ถูกสังเคราะห์ขึ้น เมื่อความกดดันที่เกิดจากฟิวชันสิ้นสุดลงสสารจะเริ่มตกลงสู่ศูนย์กลางความโน้มถ่วงของมันเองและหนาแน่นขึ้นเรื่อย ๆ ในที่สุดมันก็หนาแน่นมากจนไม่มีสิ่งใดสามารถเอาชนะผลกระทบของความโน้มถ่วงบนพื้นผิวของดาวได้นั่นคือหลุมดำเกิดขึ้นได้อย่างไร หลุมดำเหล่านี้เรียกว่า "หลุมดำมวลสุริยะ" และพบได้บ่อยที่สุด
- หลุมดำประเภทต่อไปที่พบบ่อยคือ "หลุมดำมวลยวดยิ่ง" ที่สามารถพบได้ที่ใจกลางกาแลคซีหลายแห่งและมีมวลมากกว่าหลุมดำมวลสุริยะประมาณพันล้านเท่า ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร เชื่อกันว่าครั้งหนึ่งพวกมันเริ่มเป็นหลุมดำมวลสุริยะซึ่งในใจกลางกาแลคซีที่มีประชากรหนาแน่นกินดาวอื่น ๆ จำนวนมากและขยายตัว อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าพวกเขาจะดูดซับสสารได้เร็วกว่าแนวคิดง่ายๆนี้และวิธีที่พวกเขาทำมันยังคงเป็นเรื่องของการวิจัย
- ความคิดที่ขัดแย้งกันมากขึ้นคือหลุมดำดึกดำบรรพ์ซึ่งอาจก่อตัวขึ้นจากมวลแทบทุกชนิดในความผันผวนของความหนาแน่นขนาดใหญ่ในเอกภพยุคแรก แม้ว่าจะเป็นไปได้ แต่ก็ยากที่จะหาแบบจำลองที่สร้างขึ้นโดยไม่ต้องสร้างมากเกินไป
- ในที่สุดก็มีความคิดที่ว่า Large Hadronคอลไลเดอร์สามารถสร้างหลุมดำขนาดเล็กที่มีมวลใกล้เคียงกับมวลของฮิกส์โบซอน สิ่งนี้ใช้ได้เฉพาะในกรณีที่จักรวาลของเรามีมิติพิเศษ จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการยืนยันเกี่ยวกับทฤษฎีนี้
หลุมดำใหญ่แค่ไหน?
คุณสามารถจินตนาการถึงขอบฟ้าของหลุมดำเป็นทรงกลมได้ และเส้นผ่านศูนย์กลางของมันจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของหลุมดำ ดังนั้นยิ่งมวลที่ตกลงไปในหลุมดำมากเท่าไร หลุมดำก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น
เมื่อเทียบกับวัตถุที่เป็นตัวเอกหลุมดำเล็กมากเนื่องจากมวลถูกบีบอัดเป็นปริมาตรที่เล็กมากภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่ไม่อาจต้านทานได้ ตัวอย่างเช่นรัศมีของหลุมดำที่มีมวลของดาวเคราะห์โลกมีค่าเพียงไม่กี่มิลลิเมตร ซึ่งน้อยกว่ารัศมีของโลกในปัจจุบัน 10,000,000,000 เท่า
รัศมีของหลุมดำเรียกว่ารัศมี Schwarzschild หลังจาก Karl Schwarzschild ซึ่งเป็นคนแรกที่อนุมานหลุมดำว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein
หลุมดำอยู่ที่ไหน?
ส่วนใหญ่มักตั้งอยู่ในใจกลางกาแลคซี พวกมันมีแรงโน้มถ่วงมหาศาลเนื่องจากพวกมันจัดการเพื่อให้ระบบดาวอยู่ในระยะที่ไกลมากจนกลายเป็นกาแลคซีที่เรารู้จักในปัจจุบัน
ที่ใจกลางทางช้างเผือกของเราก็มีเช่นกันหลุมดำมวลมหาศาลเรียกว่า Sagittarius A * มันหนักกว่าดวงอาทิตย์ 4.02 ล้านเท่าและรัศมีของมันคือ≈ 45 หน่วยดาราศาสตร์ (หนึ่งหน่วยดาราศาสตร์ = ระยะทางหนึ่งจากโลกถึงดวงอาทิตย์)
นอกจากหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางกาแลคซีแล้ว ยังมีหลุมดำ "เฉพาะที่" ที่ก่อตัวขึ้นหลังจากการสิ้นพระชนม์ของดาวมวลมากด้วย
มีอะไรอยู่ในหลุมดำ?
ไม่มีใครรู้แน่ชัดทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าในหลุมดำมีความเอกภาวะ ซึ่งเป็นสถานที่ที่พลังคลื่นมีขนาดใหญ่อย่างไม่มีที่สิ้นสุด และเมื่อคุณเลยขอบฟ้าเหตุการณ์ไปแล้ว คุณจะไม่สามารถไปที่อื่นได้นอกจากเอกภาวะ ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะไม่ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในสถานที่เหล่านี้ - มันไม่ได้ผลเลย เพื่อบอกว่าเกิดอะไรขึ้นภายในหลุมดำ เราจำเป็นต้องมีทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าทฤษฎีนี้จะแทนที่เอกภาวะด้วยสิ่งอื่น
เหตุใดจึงมีจักรวาลอยู่ในหลุมดำ?
มีหลุมดำสมมุติมากมาย -มีหรือไม่มีประจุไฟฟ้าหมุนหรือนิ่งล้อมรอบด้วยสสารหรือลอยอยู่ในพื้นที่ว่าง หลุมดำสมมุติเหล่านี้อาจมีอยู่ในจักรวาลของเรา ตัวอย่างเช่นหลุมดำหมุนรอบตัวสสารที่ตกลงมาเป็นวัตถุประเภทนี้ที่พบเห็นได้ทั่วไป
แต่หลุมดำบางประเภทนั้นตามทฤษฎีล้วนๆ พฤติกรรมและคุณสมบัติของพวกมันสามารถอธิบายได้โดยอาศัยวิธีการทางคณิตศาสตร์เท่านั้น หนึ่งในวัตถุดังกล่าวคือหลุมดำที่มีประจุไฟฟ้าล้อมรอบด้วยพื้นที่ต่อต้านคนเลี้ยงสัตว์ ช่องว่างประเภทนี้มีความโค้งเรขาคณิตเชิงลบคงที่และมีรูปร่างคล้ายกับอาน
ไม่มีพื้นที่เช่นนี้ในจักรวาลของเรามีอยู่จริง แต่การมีอยู่ในทางทฤษฎีเปิดผลกระทบที่น่าสนใจมากมายที่สามารถตรวจสอบได้ หนึ่งในเหตุผลที่ควรค่าแก่การตรวจสอบก็คือหลุมดำที่มีประจุไฟฟ้ามีหลายอย่างเหมือนกันกับหลุมดำหมุนที่มีอยู่ในจักรวาลของเรา
ผู้เขียนผลการศึกษาใหม่พบว่าเมื่อหลุมดำเย็นลง พวกมันจะสร้าง "หมอก" ของสนามควอนตัมรอบพื้นผิวของมัน บนพื้นผิวของวัตถุ หมอกนี้ได้รับการสนับสนุนจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ แต่ถูกผลักออกไปด้วยสนามไฟฟ้า เป็นผลให้มีตัวนำยิ่งยวดก่อตัวขึ้นในหมอกดังกล่าว นอกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ตามปกติแล้ว หลุมดำดังกล่าวยังมีขอบฟ้าภายในด้วย ด้วยเหตุนี้ หลุมดำที่มีประจุจึงสามารถเจาะทะลุได้โดยไม่ถูกฉีกเป็นอะตอม
นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าในอีกด้านหนึ่งของประจุไฟฟ้าหลุมดำคุณสามารถคาดหวังผลลึกลับ นักวิจัยพบว่าบริเวณด้านในสุดของหลุมดำที่มีตัวนำยิ่งยวดอาจเป็นตัวแทนของจักรวาลที่กำลังขยายตัวซึ่งเป็นสถานที่ที่อวกาศสามารถยืดตัวและทำให้เสียรูปในอัตราที่แตกต่างกันไปในทิศทางต่างๆ
นอกจากนี้ก็ขึ้นอยู่กับจากอุณหภูมิของหลุมดำในพื้นที่บางส่วนของอวกาศเหล่านี้สามารถทำให้เกิดการสั่นรอบใหม่ ซึ่งจากนั้นจะสร้างพื้นที่อีกส่วนหนึ่งในการขยายอวกาศ ซึ่งจะทำให้เกิดการสั่นรอบใหม่ ซึ่งจากนั้นจะสร้างพื้นที่ใหม่ ส่วนของการขยายพื้นที่ และบน บน นี่จะเป็นจักรวาลแฟร็กทัลขนาดจิ๋วที่ทำซ้ำตัวเองอย่างไม่มีที่สิ้นสุดด้วยขนาดที่ลดลง
อ่านยัง
ในวันที่ 3 ของการเจ็บป่วยผู้ป่วย COVID-19 ส่วนใหญ่สูญเสียความรู้สึกในการดมและมักจะมีอาการน้ำมูกไหล
ดูภาพที่ใกล้ที่สุดของพื้นผิวดวงอาทิตย์
ธารน้ำแข็ง Doomsday กลายเป็นอันตรายมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิด เราบอกสิ่งสำคัญ