หลุมดำ (Black Hole) คืออะไร?

หลุมดำ (Black Hole) คืออะไร?

หลุมดำนี้อยู่ห่างจากโลก 230 ล้านปีแสง ณ ใจกลางกาแลคซีชื่อ J0437+2456 และมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณสามล้านเท่า ยิ่งกว่านั้นพบว่ามันกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วราว 176,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

หลุมดำ คือ เทหวัตถุในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก ไม่มีอะไรออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสง ยกเว้นหลุมดำด้วยกัน เราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ หลุมดำจะมีพื้นที่หนึ่งที่เป็นขอบเขตของตัวเองเรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ ที่ตำแหน่งรัศมีชวาทซ์ชิลท์ ถ้าหากวัตถุหลุดเข้าไปในขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าความเร็วแสงจึงจะหลุดออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่วัตถุใดจะมีความเร็วมากกว่าแสง วัตถุนั้นจึงไม่สามารถออกมาได้อีกต่อไป

เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมหึมาแตกดับลง มันอาจจะก่อกำเนิดวัตถุที่ดำมืดที่สุด ทว่ามีอำนาจทำลายล้างสูงสุดไว้เบื้องหลัง นักดาราศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า "หลุมดำ" เราไม่สามารถมองเห็นหลุมดำด้วยกล้องโทรทรรศน์ใด ๆ เนื่องจากหลุมดำไม่เปล่งแสงหรือรังสีใดเลย แต่สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ และคลื่นโน้มถ่วงของหลุมดำ (ในเชิงทฤษฎี โครงการไลโก) และจนถึงปัจจุบันได้ค้นพบหลุมดำในจักรวาลแล้วอย่างน้อย 6 แห่ง

หลุมดำเป็นซากที่สิ้นสลายของดาวฤกษ์ที่ถึงอายุขัยแล้ว สสารที่เคยประกอบกันเป็นดาวนั้นได้ถูกอัดตัวด้วยแรงดึงดูดของตนเองจนเหลือเป็นเพียงมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่านิวเคลียสของอะตอมเดียว ซึ่งเรียกว่า ภาวะเอกฐาน

หลุมดำแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ หลุมดำมวลยวดยิ่ง เป็นหลุมดำในใจกลางของดาราจักร, หลุมดำขนาดกลาง, หลุมดำจากดาวฤกษ์ ซึ่งเกิดจากการแตกดับของดาวฤกษ์, และหลุมดำจิ๋วหรือหลุมดำเชิงควอนตัม ซึ่งเกิดขึ้นในยุคเริ่มแรกของเอกภพ

ในปี 1974 สตีเฟน ฮอว์คิง ได้ค้นพบที่สำคัญว่าหลุมดำปล่อยรังสีความร้อน ปัจจุบันนักฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่าในความเป็นจริงแล้วหลุมดำเป็นระบบทางอุณหพลศาสตร์ที่ซับซ้อนยิ่งกว่านั้น ไม่เพียงแต่อุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความดันด้วย

ที่มาของชื่อ : การที่เราใช้คำว่า หลุมดำ เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้เริ่มขึ้นในช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1960 โดยไม่ปรากฏหลักฐานที่แน่ชัด โดยทั่วไปจะให้การยกย่องแก่นักฟิสิกส์ชื่อ จอห์น วีลเลอร์ ว่าเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำนี้ขึ้นในการบรรยายของเขาในปี ค.ศ.1967 เรื่อง เอกภพของเรา : สิ่งที่รู้และไม่รู้ โดยใช้คำนี้แทนคำเดิมว่า ดาวที่ยุบตัวอย่างสมบูรณ์โดยความโน้มถ่วง อย่างไรก็ตามวีลเลอร์ได้ยืนกรานว่าผู้บัญญัติศัพท์เป็นผู้ร่วมสัมมนาคนอื่น เขาเพียงแต่นำมาใช้เพราะมันกระชับและใช้ง่ายดี คำนี้ยังปรากฏอยู่ในจดหมายฉบับหนึ่งของ แอนน์ อิววิง ที่เขียนถึง เอเอเอเอส ในปี ค.ศ.1964 มีใจความว่า "..ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General relativity) ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เมื่อเพิ่มมวลให้กับดาวที่กำลังจะหมดอายุขัย สนามโน้มถ่วงขนาดมหึมาที่ดาวกระทำต่อตัวเองจะทำให้เกิดการยุบตัวของสภาพแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse) อย่างรวดเร็ว และทำให้ดาวดวงนั้นกลายเป็น "หลุมดำ" ในเอกภพ.."