หลุมดำ: มันคืออะไร ทฤษฎีและดาราศาสตร์

หลุมดำเป็นสถานที่ในอวกาศที่มีความเร็วหลบหนีมากกว่าความเร็วแสง ในพื้นที่เหล่านี้มีสนามแรงโน้มถ่วงและสสารที่จัดเก็บไว้ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก

มวลรวมของหลุมดำอาจมีมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 20 เท่า ขนาดอย่างไรก็ตามแตกต่างกันไป มีทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก และนักวิทยาศาสตร์กำลังเดิมพันว่ามีหลุมดำขนาดเท่าอะตอม

เนื่องจากสนามโน้มถ่วงรุนแรงมาก แม้แต่แสงก็หนีไม่พ้น ด้วยวิธีนี้จะมองไม่เห็นและไม่สามารถประมาณปริมาณที่มีอยู่ได้เช่นในทางช้างเผือก

ภาพแรกของหลุมดำ (2019)

ในเดือนเมษายน 2019 นักวิทยาศาสตร์ได้นำเสนอภาพถ่ายแรกของหลุมดำซึ่งตั้งอยู่ที่ใจกลางดาราจักร Messier 87 (M87)

มวลของหลุมดำนี้มีมวล 6.5 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ และอยู่ห่างจากโลก 55 ล้านปีแสง

ในภาพ เราจะเห็นวงแหวนเรืองแสงรอบๆ จุดศูนย์กลางมืด วงแหวนนี้เป็นผลมาจากแสงที่โคจรรอบหลุมดำเนื่องจากแรงโน้มถ่วงสูง

ภาพนี้ได้มาจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 8 ตัวที่กระจายอยู่ทั่วส่วนต่างๆ ของโลก และเป็นส่วนหนึ่งของโครงการกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT)

เป็นไปได้อย่างไรที่จะ "เห็น" หลุมดำ?

แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่พฤติกรรมของดาวฤกษ์โดยรอบบ่งชี้ว่ามีหลุมดำเนื่องจากแรงโน้มถ่วงส่งผลกระทบต่อดาวและก๊าซในบริเวณใกล้เคียง

instagram story viewer

แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมดำจับก๊าซที่อยู่ใกล้เคียงและก๊าซเหล่านี้เมื่ออยู่ ดูดพลังงานศักย์โน้มถ่วงค่อยๆ เปลี่ยนเป็นจลนศาสตร์ ความร้อน และ กัมมันตรังสี.

เส้นทางที่ก๊าซอธิบายไปยังหลุมดำมีรูปร่างเหมือนเกลียวและปล่อยโฟตอนไปตามทาง ซึ่งจะหลบหนีก่อนถึงธรณีประตูของหลุมดำ

การแผ่รังสีนี้ทำให้เกิดวงแหวนสว่างขึ้นโดยรอบ ซึ่งช่วยให้สังเกตได้โดยอ้อมและแสดงถึงส่วนที่มองเห็นได้ในภาพแรกที่ถ่ายจากหลุมดำ

ประเภทของหลุมดำ

หลุมดำจัดเป็นดาวฤกษ์หรือมวลมหาศาล ตัวเล็กเรียกว่าดาวฤกษ์ และตัวใหญ่ที่สุดเรียกว่ามวลมหาศาล และสามารถมีมวลรวมดวงอาทิตย์ได้ 1 ล้านดวง

การศึกษาโดย NASA (US Space Agency) ระบุว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ทุกแห่งมีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ที่ศูนย์กลาง

ทางช้างเผือกเป็นที่ตั้งของหลุมดำมวลมหาศาลที่เรียกว่าราศีธนู A ซึ่งมีมวลประมาณ 4 ล้านดวงอาทิตย์

สมมติฐานคือมวลมหาศาลก่อตัวขึ้นที่จุดกำเนิดของจักรวาล ในขณะที่ดาวฤกษ์เป็นผลมาจากการตายของดาวซูเปอร์โนวา

ดวงอาทิตย์ไม่ควรกลายเป็นหลุมดำเพราะมันไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเปลี่ยนแรงโน้มถ่วงในปัจจุบัน

ทฤษฎีหลุมดำ

เชื่อกันมานานแล้วว่า that ความเร็วของแสง มันเป็นอนันต์ อย่างไรก็ตาม ในปี 1676 Ole Roemer ค้นพบว่าแสงเดินทางด้วยความเร็วจำกัด

ข้อเท็จจริงนี้ทำให้ Laplace และ John Michell ในตอนปลายศตวรรษที่ 18 เชื่อว่าพวกเขาสามารถมีอยู่ได้ ดาวฤกษ์ที่มีสนามโน้มถ่วงแรงมากจนความเร็วหลบหนีมากกว่าความเร็วของ เบา.

THE ทฤษฎีสัมพัทธภาพ นายพลของ Albert Einstein นำเสนอแรงโน้มถ่วงอันเป็นผลมาจากการเสียรูปของกาลอวกาศ (พื้นที่โค้ง) นี่เป็นการปูทางสำหรับการกำหนดกรอบทฤษฎีของการมีอยู่ของหลุมดำ

ไอน์สไตน์ — Albert Einstein หนึ่งในนักสำรวจอวกาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุด - NASA

ในปีเดียวกับการนำเสนอการศึกษาที่มีชื่อเสียงของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Karl Schwarzschild พบคำตอบที่แน่นอนของสมการไอน์สไตน์สำหรับดาวมวลมาก และเชื่อมโยงรังสีของพวกมันกับ พาสต้า ดังนั้นเขาจึงแสดงการมีอยู่ของภูมิภาคเหล่านี้ทางคณิตศาสตร์

ในช่วงต้นยุค 70 Stephen Hawking เริ่มค้นคว้าเกี่ยวกับลักษณะของหลุมดำ

จากผลการวิจัยของเขา เขาคาดการณ์ว่าหลุมดำปล่อยรังสีที่สามารถตรวจพบได้ด้วยเครื่องมือพิเศษ การค้นพบของเขาทำให้การศึกษารายละเอียดของหลุมดำเป็นไปได้

ดังนั้น ด้วยการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ที่วัดการแผ่รังสีเอกซ์จากแหล่งกำเนิดดาว มันจึงเป็นไปได้ที่จะสังเกตหลุมดำทางอ้อม

หลุมดำราศีธนู A

นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าดาราจักรวงรีและดาราจักรก้นหอย เช่น ทางช้างเผือก มีหลุมดำมวลมหาศาล นี่เป็นกรณีของราศีธนู A ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 26,000 ปีแสง

ฝุ่นจักรวาลที่มากเกินไปในดาราจักรขัดขวางการสังเกตรอบราศีธนู วิธีปกติไม่เหมือนกับวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ที่เปล่งแสงออกมา ดังนั้นงานนี้จึงดำเนินการโดยคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์