Power of The Black Sun

" Let the future tell the truth, and evaluate each one according to his work and accomplishments. The present is theirs; the future, for which I have really worked, is mine. "

"ให้อนาคตเป็นเครื่องบอกความจริงของคนๆหนึ่ง โดยพิจารณาจากสิ่งที่คนๆนั้นทำเเละความสำเร็จที่คนๆนั้นได้รับ ปล่อยให้ปัจจุบันเป็นเรื่องของพวกเขา ส่วนอนาคต ซึ่งผมตั้งใจทำมันอย่างจริงจัง คืองานของผม "
............................................................................................

วันอาทิตย์ที่ 11 ตุลาคม พ.ศ. 2552

หลุมดำ (Black Hole)


ต่อไปข้าพเจ้าจะจะกล่าวถึงสิ่งที่น่าสนใจที่สุดในสิ่งหนึ่งในห้วงอวกาศ ซ่ำก็คือหลุมดำ (black hole) โดยพื้นฐานว่ามีคุณสมบัติทั่วไปเป็นเช่นไร


หลุมดำ คืออาณาบริเวณในห้วงกาลอวกาศที่มีความโน้มถ่วงสูงมากจนกระทั่งไม่มีสิ่งใดสามารถหลุดรอดออกมาได้เเม้กระทั่งเเสง เเนวความคิดเกี่ยวกับหลุมดำว่ามีตัวตนอยู่ในห้วงกาลอวกาศหรืไม่ได้เริ่มต้นขึ้นตั้งเเต่ ค.ศ. 1783 โดย จอห์น มิเชล (John Michell) เเละต่อมาในปี ค.ศ. 1798 ปีเเอร์ ลาปลาส (Pierre Laplace) ได้เสนอว่าอาจมีวัตถุมวลสูงในเอกภพที่มิสามารถมองเห็นได้เนื่องจากเเรงโน้มถ่วงที่ผิวสูงมากจนกระทั่งเเสงไม่สามารถหลุดออกมาได้ ณ พื้นผิวของอาณาบริเวณที่เเสงไม่สามารถหลุดออกมาได้จะมีความเร็วหลุดพ้น (escape velocity) ที่สูงกว่าค่าความเร็วเเสง เเบบจำลองปัจจุบันอธิบายได้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งเเสดงให้เห็นว่า ถ้าสสารที่มีมวลเหมาะสมปริมาณหนึงถูกบีบอัดจนกระทั่งมีขนาดรัศมีวิกฤติ (critical radius) ที่เรียกว่า รัศมีชวาสซิลด์ (Schwarzshild Radius) เเล้วจะไม่มีสสารใดๆ หลุดรอดออกจากวัตถุดังกล่าวได้ ดังนั้นหลุมดำจะเกิดขึ้นได้เมื่อสสารถูกบีบอัดจนมีขนาดรัศมีที่เล็กกว่ารัศมีชวาสชิลด์ เเละขอบเขตของหลุมดำมีชื่อเรียกว่า เส้นขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) ซึ่งคำนี้ค่อนข้างดัง หลายคนเคยได้ยินเเต่ก็ไม่รู้ความหมายว่าคืออะไร ตอนนี้คงรู้เเล้ว ความจริงเเล้วหลุมดำเป้นวัตถุทีมิได้เป็นของเเข็ง เเต่เป็นบริเวณในอวกาศที่มีขนาดขึ้นอยู่กับปริมาณของสสารที่ตกสู่ภายใน โดยทั่วไปเเล้วรัศมีชวาสชิลด์จะมีขนาดเล็กมาก ตัวอย่างเช่น วัตถุขนาดดวงอาทิตย์ ถ้าสามารถยุบตัวเป็นหลุมดำได้จะมีรัศมีชวาสชิลด์เพียงเเค 2 กิโลเมตรเท่านั้น เเละถ้าเป็นโลกหละก็จะมีขนาดเพียงเเค่ลูกหินหน่ะสิ


ตามทฤษฎีการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ หลุมดำเกิดจากการยุบตัวของดาวที่มีมวลมาก เนื่องจากผลของเเรงโน้มถ่วงเมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงบริเวณใจกลางของดาวฤกษ์ยุติลงในขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการ จริงๆเเล้วดาวฤกษ์ทุกสามารถยุปตัวเป็นวัตถุที่มีความหนาเเน่นสูงมาก เเต่ดาวฤกษ์ทีมีมวลมากกว่าขีดจำกัดค่าหนึ่งสามารถยุบตัวเองลงอย่างต่อเนื่องจนสสารถูกอัดเเน่นกลายเป็นจุดที่มีความหนาเเนนเป็นอนันต์ที่เรียกว่า ซิงกูลาริตี้ (singularity) ซึงก่อนจะยุบตัวเป็นจุด การยุบตัวของดาวจะผ่านเส้นขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเมื่อผ่านขอบเขตดังกล่าวนี้เเสงจะไม่สามารถหลุดออกมาได้อีกต่อไป วัตถุดังกล่าวจึงกลายเป็นหลุมดำ


หลุมดำเป็นเเหล่งพลังงานมหาศาล ขณะทีสสารตกลงสูหลุมดำ ผ่านขณะที่สสารตกสู่หลุมดำผ่านขอบฟ้าเหตการณ์ สสารจะปลอยพลังงานศักย์เนื่องจากความโน้มถ่วงออกมาจำนาวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าหลุมดำหมุนจะปล่อยพลังงานออกมามากกว่าหลุมดำที่อยู่นิ่ง ด้งนั้นการสังเกตหลุมดำทำได้โดยการสุงเกตพลังงานที่เเผ่ออกมาจากสสารในขณะที่ตกสู่หลุมดำนั่นเอง ดัวอย่างเช่นในระบบดาวคู่ที่มีสมาชิกดวงหนึ่งเป็นหลุมดำ ดาวสมาชิกอีกดวงหนึ่งที่มองเห็นจะโคจรรอบหลุมดำที่ไม่อาจมองเห็นได้ อย่างไรก็ตามถ้าสมาชิกอีกดวงหนึ่งที่มองเห็นถูกดูดเข้าไปในหลุมดำ หลุมดำจะปลอยพลังงานออกมาอย่างมหาศาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งโฟตอนพลังงานสูง เช่น รังสีเอ็กซ์ เป็นต้น นักดาราศาสตร์สามารถระบุบริเวณที่คาดว่าจะเป็นหลุมดำได้ บริเวณเเรกได้เเก่ Cygnus x -1 ในกลุ่มดาวหงษ์ เเละ V404 Cygni ในกลุ่มดาวหงษ์เช่นกันซึ่งบริเวณนี้เป็นบริเวณทีปล่อยรังสีเอ็กซ์เข้มข้นมาก นอกจากนี้ยังมีระบบดาวคูjเอ็กซ์ (X-ray Binary System) ที่สำคัญอีกเช่น LMC X-3 เเละ A0602-00 เป็นต้น


หลุมดำบางชนิดมิได้เกิดขึ้นจากซากของดาวฤกษ์ในตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการ เเต่เป็นวัตถุที่มีมวลมากในบริเวณใจกลางของควาซาร์เเละกาเเล็คซี่ ที่มีชื่อเรียกว่า หลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) ที่สามารถดึงดูดสสารระหว่างดวงดาวจำนวนมหาศาล หรือดาวเป็นจำนวนมากให้ตกลงสู่วัตถุดังกล่าวนี้ได้ เเละปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก ต่อมาในปี ค.ศ. 1994 กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล พบหลักฐานว่ามีหลุมดำมวลยิ่งยวด อยู่ในใจกลางของกาเเล็คซี่ M87 เเละคำนวณมวลของหลุมดำได้ประมาณ 2-3 หมื่นล้านเท่าของดวงอาทิตย์ เเละมีขนาดไม่เกินขนาดของระบบสุริยะเราเท่านั้น ในปี ค.ศ. 1999 ดาวเทียมรังสีเอ็กซ์ของญี่ปุ่นชื่อ อาสกา (Asca) พบผลเชิงสัมพัทธภาพบริเวณหลุมดำ MCG-6-30-15 กล่าวคือพบมวลสารกำลังถูกดูดเข้าสู่หลุมดำด้วยความเร็วสูงถึง 1 ใน 3 ของความเร็วเเสง ณ ระยะประมาณ 6 เทาของรัศมีชวาสชิลด์จากใจกลางของหลุมดำ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดเป็นกลไกการเเผ่พลังงานมหาศาสลออกมาจากควาซาร์ด้วย


สตีเฟน ฮอว์คิง (Stephen Hawking) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอังกฤษยังเสนอหลุมดำที่ไม่ใช่ซากของดาวฤกษ์อีกชนิดหนึ่งคือ หลุมดำบรรพบุรุษ (primordoial black hole) หลุมดำดังกล่าวนี้อาจมีมวลน้อยกว่าดาวเคราะห์น้อย ซึงเกิดขึ้นมาในช่วงเวลาเเรกเริ่มของบิ๊กเเบง

สามารถดูสารคดีเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องได้ที่วิดีโอด้านล่าง
VDO 1


VDO 2


VDO 3


VDO 4


VDO 5




ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น