ข้อพิสูจน์ทฤษฎีของไอน์สไตน์
ในปี พ.ศ. 2459 คาร์ล ชวาซไชลด์ ทำนายหลุมดำตามทฤษฎี
การระเบิดของรังสีแกมมา
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอินเดียชื่อ Subramanianจันทรเสกขาศึกษาว่าเกิดอะไรขึ้นกับดาวฤกษ์เมื่อน้ำมันหมด เขาพบว่าผลลัพธ์ที่ได้ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ ถ้าดาวดวงนี้มีขนาดใหญ่มาก เช่น มีมวล 20 ดวงอาทิตย์ แกนกลางที่หนาแน่นของมันจะยุบตัวลงเป็นหลุมดำ
การปะทุของรังสีแกมมาที่ตรวจพบโดยอุปกรณ์ภาคพื้นดิน (เครดิตรูปภาพ: NASA / Swift / Cruz deWilde)
ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อค่ะภายในเวลาไม่กี่วินาที และปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาในรูปของการระเบิดรังสีแกมมา แสงแฟลร์นี้สามารถปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศได้มากเท่ากับดาวธรรมดาที่เปล่งออกมาตลอดช่วงชีวิตของมัน และกล้องโทรทรรศน์บนโลกได้ตรวจพบเหตุการณ์ดังกล่าวหลายประการที่หลุมดำถือกำเนิดขึ้น แม้จะอยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสงก็ตาม
คลื่นความโน้มถ่วง
หลุมดำไม่ได้อยู่อย่างโดดเดี่ยวเสมอไป -บางครั้งพวกมันก็ปรากฏเป็นคู่โคจรรอบกันและกัน เมื่อพวกเขาทำเช่นนี้ ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างพวกเขาจะสร้างระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่แผ่ออกเป็นคลื่นความโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม นี่เป็นการทำนายทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์อีกประการหนึ่ง
ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงหลุมดำที่โคจรรอบกันและกันทำให้เกิดระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่เคลื่อนที่ออกไปในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง (รูปภาพโดย R. Hurt / Caltech-JPL)
หอดูดาวเช่น LIGO และราศีกันย์ให้นักวิทยาศาสตร์ความสามารถในการตรวจจับคลื่นเหล่านี้ นักฟิสิกส์ประกาศการค้นพบครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับการควบรวมกิจการของหลุมดำสองแห่งในปี 2559 เมื่อความไวของเครื่องตรวจจับเพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์กำลังตรวจจับเหตุการณ์อื่นๆ ที่กระตุ้นคลื่นโน้มถ่วง ตัวอย่างเช่น การชนกันระหว่างหลุมดำกับดาวนิวตรอนซึ่งเกิดขึ้นไกลเกินกว่าทางช้างเผือกที่ระยะห่างจากโลก 650 ล้านถึง 1.5 พันล้านปีแสง
ดาวเทียมล่องหน
อีกหนึ่งข้อพิสูจน์การมีอยู่ของหลุมดำ— อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อดาวดวงอื่น ขณะสำรวจดาวฤกษ์คู่ที่หมุนตามปกติ HR 6819 ในปี 2563 นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นความแปลกประหลาดในการเคลื่อนที่ของพวกมัน
ภาพพิมพ์ของศิลปินแสดงวงโคจรของวัตถุในระบบสามส่วน HR 6819 (เอื้อเฟื้อภาพโดย L. Calzada / ESO)
พวกเขาสามารถอธิบายได้โดยการแสดงตนประการที่สาม วัตถุที่มองไม่เห็นอย่างสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์คำนวณมวลของมัน - กลายเป็นสี่เท่าของดวงอาทิตย์ - และตระหนักว่ามันอาจเป็นหลุมดำเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มันเป็นหนึ่งในโลกที่ใกล้โลกที่สุด โดยอยู่ห่างจากมันเพียง 1,000 ปีแสง
วัตถุเอกซเรย์
วัตถุชิ้นแรกที่นักวิทยาศาสตร์จำได้วัตถุ Cygnus X-1 (หรือ Cyg X-1) กลายเป็นหลุมดำ นี่คือแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ในกลุ่มดาวหงส์ที่ถูกค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2507 เกือบจะในทันที นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าแหล่งกำเนิดรังสีคือหลุมดำซึ่งอยู่ในระบบดาวคู่ร่วมกับยักษ์สีน้ำเงิน อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่าหลักฐานทั้งหมดเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของมันนั้นเป็นทางอ้อม และ Cygnus X-1 อาจเป็นดาวนิวตรอน เป็นต้น นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษและผู้มีชื่อเสียงด้านวิทยาศาสตร์ สตีเฟน ฮอว์คิงเดิมพันในปี 1974 ว่าไม่เป็นเช่นนั้น
อุปสรรคสำคัญในการจำแนก Cygnus X-1 ว่าเป็นหลุมดำคือความไม่แน่นอนของระยะห่างจากวัตถุ อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2554 นักดาราศาสตร์ได้ทำการคำนวณดังกล่าว
หลุมดำ Cygnus X-1 กำลังดึงวัสดุจากดาวข้างเคียงสีน้ำเงินขนาดใหญ่ (ได้รับความอนุเคราะห์จาก NASA / CXC)
ผู้เขียนผลงานใหม่ได้วิเคราะห์ข้อมูลรวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Very Long Baseline Array ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุ ระยะทางถึง Cygnus X-1 คือ 6,050 ปีแสง ±400 ปีแสง นอกจากนี้ มวลของดาวยักษ์สีน้ำเงินยังมีมวลเป็น 19 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์เองก็มีมวลเป็น 14.8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
ค่ามวลใหม่มีค่ามากกว่าค่าวิกฤตมากขีดจำกัดที่แยกดาวนิวตรอนและหลุมดำ (หลังจาก "ความตาย" ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่สามารถกลายเป็นวัตถุเหล่านี้ได้) ดังนั้นงานใหม่จึงเป็นข้อพิสูจน์ว่าหลุมดำแรกสุดนั้นมีหลุมดำเดียวจริงๆ
หลุมดำมวลมหาศาล
ข้อมูลของนักวิทยาศาสตร์ระบุว่านอกเหนือจากมีหลุมดำธรรมดาและหลุมดำมวลมหาศาล แต่ละแห่งมีมวลดวงอาทิตย์นับล้านหรือหลายพันล้านดวงและได้ซ่อนตัวอยู่ในใจกลางกาแลคซีตั้งแต่เริ่มต้นประวัติศาสตร์ของจักรวาล
ที่ใจกลางกาแลคซีของเรามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ในบริเวณที่เรียกว่าราศีธนูเอ
(เครดิตรูปภาพ: ESA - C. Carreau)
ตามที่ NASA ระบุ หลุมดำกลางในกาแล็กซีรายล้อมไปด้วยจานสะสมมวลซึ่งปล่อยรังสีรุนแรงในทุกช่วงความยาวคลื่นของแสง นักวิทยาศาสตร์มีหลักฐานว่าหนึ่งในนั้น - วัตถุขนาดใหญ่และกะทัดรัด Sgr A * (ราศีธนู A *) - ตั้งอยู่ในใจกลางของทางช้างเผือก ยิ่งดาวอยู่ใกล้มันมากเท่าไหร่ก็ยิ่งหมุนมากขึ้นเท่านั้น - มากถึง 8% ของความเร็วแสง ปัจจุบันหลุมดำใจกลางของทางช้างเผือกมีมวลประมาณ 4 ล้านเท่าดวงอาทิตย์
ปาเก็ตตี้
หลักฐานเพิ่มเติมสำหรับการมีอยู่ของหลุมดำ -นี่คือการทำสปาเก็ตตี้ ในระหว่างกระบวนการนี้ แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมดำจะดึงวัตถุให้เป็นเส้นบางๆ ซึ่งมักเกิดขึ้นกับดาวฤกษ์ที่เข้าใกล้หลุมดำ ในเดือนตุลาคม 2020 นักดาราศาสตร์ได้เห็นการปาเก็ตตี้ พวกเขาเห็นแสงวาบจากดาวฤกษ์เมื่อหลุมดำฉีกมันออกจากกัน มันเกิดขึ้นในกาแลคซี 215 ล้านปีแสงจากโลก
และสุดท้าย - ภาพตรง
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2562 นักวิทยาศาสตร์ได้ภาพถ่ายโดยตรงของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแล็กซีกัมมันต์เมสไซเออร์ 87 เป็นครั้งแรก
แผ่นเสริม
ภาพนี้ถ่ายโดยนักดาราศาสตร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Event Horizon อันที่จริง นี่ไม่ใช่เครื่องมือเดียว แต่เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่กระจายอยู่ทั่วโลก ภาพถ่ายแสดงให้เห็นเงาดำมืดของหลุมดำสุริยะจำนวน 6.5 พันล้านดวงที่ส่องประกายสีส้มของดิสก์สะสมมวลสารโดยรอบอย่างชัดเจน
อ่าน ไกลออกไป
ดูเครื่องบินรบ F-15 ที่ได้รับการปรับปรุง: พวกมันมีขีปนาวุธอากาศสู่พื้น 24 ลำ
ยานอวกาศที่อยู่ห่างออกไปหลายกิโลเมตร: ทุกอย่างที่รู้เกี่ยวกับโครงการใหม่ของจีน
ภายในปี 2100 มหาสมุทร 95% จะไม่เอื้ออำนวย
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) เป็นหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงแบบเลเซอร์-อินเตอร์เฟอโรเมตริก
ราศีกันย์เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงฝรั่งเศส-อิตาลี ตั้งอยู่ที่ EGO (หอดูดาวแรงโน้มถ่วงยุโรป)