“หลุมดำ” เป็นเรื่องลึกลับในอวกาศมานานแล้ว แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีผู้ยิ่งใหญ่ ก็ยังทำนายการมีอยู่ของหลุมดำ แต่ดูเหมือนว่านักดาราศาสตร์จะยังงงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ความพยายามในการศึกษาหลุมดำยังคงดำเนินต่อไป และล่าสุดเมื่อต้นปี 2562 ประสบความสำเร็จจากการถ่ายรูปแบบดับไฟภาพแรกของโลกให้ทุกคนได้เห็น ยิ่งไปกว่านั้น ภาพที่ได้ของหลุมดำนั้นใกล้เคียงกับสิ่งที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้มาก นี่เป็นหนึ่งในความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษย์ แต่ในความเป็นจริง หลุมดำเหล่านี้อาจดูไม่ลึกลับอีกต่อไป หากได้รับแจ้งข้อมูลต่อไปนี้

11664 1

ภาพหลุมดำมวลมหาศาลภาพที่ถ่ายด้วยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ EHT
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/File:Black_hole_-_Messier_87_crop_max_res.jpg

ก่อนอื่น เราต้องเข้าใจอีกครั้งว่าหลุมดำคืออะไร หลุมดำเป็นวิวัฒนาการขั้นสุดท้ายของดาวมวลมาก พวกมันถูกเรียกว่าหลุมดำเพราะเศษดาวประเภทนี้มีแรงโน้มถ่วงสูง สิ่งใดที่ตกลงไปในนั้นไม่สามารถออกมาได้ แม้แต่แสงก็ออกมาไม่ได้เช่นกัน ทำให้หน้ากลายเป็นหลุมดำอย่างที่เราได้เห็นและเข้าใจ ซึ่งเป็นดาวสีดำที่ดูดทุกสิ่งรอบตัว (ลองนึกภาพลูกบอลทาสีดำ แล้วสีดำก็ไม่สะท้อนแสงใดๆ เลย ทำให้ลูกบอลเสียรูปจาก “ทรงกลม” จึงเปลี่ยนจากด้านใดด้านหนึ่งเป็น “วงกลม” สีดำ)

ผ่านมาซักพักแล้ว มาเข้าเรื่องของเรากันดีกว่า สำหรับปริมาณที่จะกล่าวถึงในครั้งนี้ ผู้เขียนจะกล่าวถึงปริมาณอย่างง่าย ๆ และอาจกล่าวถึงบ่อย ๆ ในกรณีของหลุมดำ กล่าวคือ “เรเดียส ชวาร์ตซชิลต์”

halo schwarzschult รัศมี Schwarzschild คือรัศมีที่คำนวณในสมการภาคสนามของ Einstein โดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน Karl Schwarzschild ในปี 1916 อธิบายรัศมีของหลุมดำในระหว่างที่แสงไม่สามารถหลบหนีจากหลุมดำได้ พื้นที่ที่ครอบคลุมโดยรัศมี Schwarzschild เรียกว่าพื้นที่ “ขอบฟ้าเหตุการณ์”

สมการรัศมีชวาร์ตสชิลต์มีลักษณะดังนี้:

11664 2

เมื่อ r คือรัศมีแห่งชวาร์ซเชลต์

G คือค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล

M คือมวลของหลุมดำ

c คือความเร็วแสงในสุญญากาศ

รัศมีชวาร์ตสชิลต์ถือเป็นการแบ่งเขตของหลุมดำ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่าออร่าของ Schwarzschilt เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์ (สำหรับหลุมดำที่ไม่หมุน) บริเวณที่เล็กกว่ารัศมี Schwarzschild จะนับเป็นหลุมดำ ออร่า Schwarzschilt ยังใช้เพื่อจำแนกหลุมดำ เนื่องจากรัศมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวล หลุมดำมีสองประเภทหลัก:

  1. หลุมดำมวลมหาศาล หลุมดำมวลยวดยิ่ง (SMBH) เป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง ซึ่งโดยทั่วไปจะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 1 ล้านถึง 1 พันล้านเท่า6-1010 เท่ามวลดวงอาทิตย์) หลุมดำมวลยวดยิ่งมีขนาดค่อนข้างใหญ่เนื่องจากมวลของพวกมันมีขนาดใหญ่มาก รัศมี Schwarzschild ของหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางดาราจักรทางช้างเผือกคือ 12 ล้านกิโลเมตร แต่นั่นทำให้ความหนาแน่นเฉลี่ยของหลุมดำเหล่านี้น้อยกว่าความหนาแน่นของหลุมดำที่มีขนาดเล็กกว่า

  2. หลุมดำดาวฤกษ์เป็นหลุมดำขนาดเล็กที่เกิดจากการหยุดของดาวฤกษ์ หลุมดำประเภทนี้มีมวลประมาณ 5-10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ หากดวงอาทิตย์ยุบตัวเป็นหลุมดำ ขนาดของดวงอาทิตย์จะลดลงเหลือเพียง 3 กิโลเมตรเท่านั้น แต่แน่นอนว่าดวงอาทิตย์ของเราจะไม่กลายเป็นหลุมดำเพราะมวลของมันเล็กเกินไป

รัศมีชวาร์ซชิลด์เป็นตัวอย่างหนึ่งของสิ่งที่คำนวณได้จากหลุมดำ ยังมีเรื่องของแสงสว่าง ความส่องสว่าง (รัศมีของหลุมดำรอบๆ) และมวลของหลุมดำสามารถประมาณได้โดยการคำนวณคร่าวๆ แต่จะกล่าวถึงในบทความต่อไป

แหล่งที่มา

ไฮเปอร์ฟิสิกส์. รัศมีชวาร์ซชิลด์ ดึงข้อมูลเมื่อ 2 มิถุนายน 2020 จาก: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/blkhol.html

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสวินเบิร์น. Schwarzschild รัศมี สืบค้นเมื่อ 2 มิถุนายน 2563 จาก: https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30017-8

ไมล์ส แฮตฟิลด์. (26 ก.ย. 2562). ทำไมดวงอาทิตย์ไม่กลายเป็นหลุมดำ ดึงข้อมูลเมื่อ 2 มิถุนายน 2020 จาก: https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2019/why-the-sun-wont-become-a-black-hole

#หลมดำมอะไรใหเราคำนวณไดบาง

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น