เพียงหนึ่งศตวรรษหลังจากที่ไอน์สไตน์เปิดเผยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นักวิทยาศาสตร์ก็ได้รับการยืนยันด้วยสายตาของสัตว์ร้ายที่น่าประทับใจที่สุดตัวหนึ่ง ในปี 2019 เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกได้เปิดเผยกาลอวกาศที่แปรปรวนอย่างมากด้วยความร้อนแรงจนไม่มีสิ่งใด แม้แต่แสง ก็สามารถหลุดจากบ่วงของมันได้ กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope) เผยแพร่ภาพแรกของหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซี M87 ( SN: 4/27/19, p. 6 )
“พลังของภาพนั้นแข็งแกร่ง” Kazunori Akiyama นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก MIT Haystack Observatory ในเวสต์ฟอร์ด รัฐแมสซาชูเซตส์ กล่าว ซึ่งเป็นผู้นำทีมหนึ่งที่สร้างภาพดังกล่าว “ฉันค่อนข้างคาดหวังว่าเราจะได้เห็นบางสิ่งที่แปลกใหม่” Akiyama กล่าว แต่หลังจากดูภาพแรก “โอ้ พระเจ้า” เขาจำได้ว่าคิดว่า “มันเข้ากันอย่างสมบูรณ์แบบกับความคาดหวังของเราในเรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป”
เป็นเวลานานที่หลุมดำเป็นเพียงความอยากรู้ทางคณิตศาสตร์เท่านั้น
หลักฐานที่แสดงว่าพวกมันอาศัยอยู่ในอวกาศจริงๆ ไม่ได้เริ่มเข้ามาจนกระทั่งช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เป็นเรื่องราวทั่วไปในพงศาวดารของฟิสิกส์ ความแปลกประหลาดในสมการของนักทฤษฎีบางคนชี้ให้เห็นถึงปรากฏการณ์ที่ไม่เคยรู้มาก่อน ซึ่งเริ่มต้นการค้นหาหลักฐาน เมื่อข้อมูลเข้าถึงได้ และหากนักฟิสิกส์โชคดีเล็กน้อย การค้นหาจะทำให้ค้นพบได้
ในกรณีของหลุมดำ Karl Schwarzschild นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาของสมการของไอน์สไตน์ใกล้กับมวลทรงกลมเดียว เช่น ดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์ ในปี 1916 ไม่นานหลังจากที่ไอน์สไตน์เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป คณิตศาสตร์ของ Schwarzschild เปิดเผยว่าความโค้งของกาลอวกาศจะแตกต่างกันอย่างไรเมื่ออยู่รอบๆ ดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากันแต่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ กล่าวคือ ดาวที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเรื่อยๆ จากการคำนวณทางคณิตศาสตร์มีขีดจำกัดว่าจะสามารถบีบมวลได้น้อยเพียงใด จากนั้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 เจ. โรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์และฮาร์ทแลนด์ สไนเดอร์ อธิบายว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากดาวมวลสูงยุบตัวลงภายใต้น้ำหนักของแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง หดตัวผ่านขนาดวิกฤต ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ “รัศมีชวาร์ซชิลด์” – ถึงจุดที่แสงของมัน ไม่สามารถติดต่อเราได้ ถึงกระนั้น ไอน์สไตน์และคนอื่นๆ ส่วนใหญ่ก็ยังสงสัยว่าสิ่งที่เราเรียกว่าหลุมดำในตอนนี้เป็นไปได้ในความ เป็นจริง
คำว่า “หลุมดำ” ปรากฏครั้ง แรกในหนังสือ Science News Letter เป็นเรื่องในปี 1964 โดย Ann Ewing ซึ่งเป็นผู้บรรยายการประชุมในคลีฟแลนด์ของ American Association for the Advancement of Science ( SN: 1/18/64, p. 39 ) นั่นเป็นเวลาที่บ่งบอกถึงความเป็นจริงของหลุมดำที่เริ่มเข้ามา
เพียงไม่กี่เดือนต่อมา Ewing ได้รายงานการค้นพบของควาซาร์โดยอธิบายไว้ในScience News Letterว่า
“แหล่งกำเนิดแสงและคลื่นวิทยุที่ห่างไกล สว่างที่สุด รุนแรงที่สุด หนักที่สุด และน่างงที่สุด” ( SN: 8/15/64, น. 106 ) แม้ว่าจะไม่ได้เชื่อมโยงกับหลุมดำในขณะนั้น แต่ควาซาร์ก็บอกเป็นนัยถึงโรงไฟฟ้าจักรวาลบางแห่งที่จำเป็นในการให้พลังงานดังกล่าว การใช้ดาราศาสตร์เอกซเรย์ในทศวรรษ 1960 เผยให้เห็นลักษณะใหม่ๆ ของจักรวาล ซึ่งรวมถึงบีคอนสว่างที่อาจมาจากหลุมดำที่ปกคลุมดาวข้างเคียง และการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และเมฆก๊าซใกล้กับศูนย์กลางของดาราจักรชี้ไปยังบางสิ่งที่หนาแน่นอย่างยิ่งที่ซุ่มซ่อนอยู่ภายใน
หลุมดำมีความโดดเด่นท่ามกลางสัตว์ร้ายในจักรวาลอื่นๆ มวลที่ใหญ่ที่สุดคือมวลของดวงอาทิตย์หลายพันล้านเท่า และเมื่อแยกดาวออกจากกัน พวกมันสามารถคายอนุภาคที่มีพลังงาน 200 ล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ออกมาได้ นั่นเป็นพลังงานประมาณ 30 เท่าของพลังงานของโปรตอนที่วิ่งรอบเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่และทรงพลังที่สุดในโลก นั่นคือ Large Hadron Collider
จากหลักฐานที่สร้างขึ้นในปี 1990 และจนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่าสัตว์ร้ายเหล่านี้ไม่เพียงมีอยู่จริง แต่ยังช่วยสร้างจักรวาลอีกด้วย “วัตถุเหล่านี้ซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายไว้ ซึ่งเป็นความอยากรู้ทางคณิตศาสตร์ กลายเป็นของจริง จากนั้นก็เป็นวัตถุขอบ ตอนนี้พวกเขากลายเป็นศูนย์กลางไปแล้ว” Natarajan กล่าว
ตอนนี้เราทราบแล้วว่าหลุมดำมวลมหาศาลอาศัยอยู่ที่ศูนย์กลางของดาราจักรส่วนใหญ่ หรือไม่ก็ทุกดาราจักร ที่ซึ่งพวกมันสร้างกระแสพลังงานไหลออกซึ่งส่งผลต่อการก่อตัวดาวฤกษ์อย่างไรและที่ใด “ที่ใจกลางกาแลคซี พวกมันกำหนดทุกอย่าง” เธอกล่าว
แม้ว่าการยืนยันด้วยภาพจะเพิ่งเกิดขึ้นไม่นาน แต่ก็รู้สึกเหมือนกับว่าหลุมดำคุ้นเคยกันมานานแล้ว พวกเขาเป็นอุปมาอุปมัยสำหรับพื้นที่ใด ๆ ที่ไม่รู้จัก เหวลึก ความพยายามใด ๆ ที่ใช้ความพยายามทั้งหมดของเราในขณะที่ให้ผลตอบแทนเพียงเล็กน้อย
หลุมดำที่แท้จริงได้ให้ผลตอบแทนมากมาย: คำตอบเกี่ยวกับจักรวาลของเรารวมถึงคำถามใหม่ ๆ ให้ไตร่ตรอง ความสงสัยและความบันเทิงสำหรับผู้คลั่งไคล้อวกาศ อัลบั้มที่หายไปจาก Weezer หลายตอนของDoctor Who , ภาพยนตร์ฮอลลีวูดเรื่องInterstellar
สำหรับนักฟิสิกส์ Nicolas Yunes แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign หลุมดำและยักษ์ใหญ่ด้านจักรวาลอื่น ๆ ยังคงสร้างความประหลาดใจ “แค่คิดถึงมิติของวัตถุเหล่านี้ มันใหญ่แค่ไหน หนักแค่ไหน หนาแน่นแค่ไหน” เขากล่าว “มันช่างน่าทึ่งจริงๆ”
Credit : clarenceboddicker.com cobblercomputers.com contrebasseries.com desnewsenseries.com dessertnoir.com dessert-noir.com dinkyclubgold.com discountgenericcialis.com doverunitedsoccer.com emanyazilim.com
