เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2019 ได้มีการเผยแพร่ข่าวใหญ่ไปทั่วโลกจากการที่กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Horizon Telescope) สามารถเก็บภาพหลุมดำมวลยิ่งยวดได้ด้วยความละเอียดสูงซึ่งนับว่าเป็นภาพของหลุมดำภาพแรกที่มนุษยชาติสามารถถ่ายได้ และยังเป็นการพิสูจน์ที่สำคัญอีกด้วยว่าหลุมดำนั้น “มีจริง” หลังจากที่เป็นปริศนาท้าทายนักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนาน
ภาพจำลองหลุมดำ
แหล่งที่มา https://pixabay.com/, 12019
หลุมดำ คืออะไร?
ในทางทฤษฎี หลุมดำ คือ คำนิยามของปริมาตรของพื้นที่ซึ่งแรงโน้มถ่วงสูงเป็นอย่างมากจนเพียงพอที่จะป้องกันการหลบหนีแม้กระทั่งอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดอย่างแสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นได้ ซึ่งหลุมดำนั้นไม่ได้มีลักษณะเป็น “หลุม” แต่อย่างใด เพราะอันที่จริงจะมีลักษณะคล้ายกันกับดาวฤกษ์ด้วยซ้ำไป ซึ่งผู้ที่ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำนั้นก็คือนักวิทยาศาสตร์ชื่อก้องโลกที่เราทุกคนต้องรู้จักเป็นอย่างดี เขาก็คือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) และทฤษฎีที่กล่าวถึงการทำนายการมีอยู่ของหลุมดำก็คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General relativity) แต่สิ่งที่น่าสนใจก็คือตัวเขาเองไม่เคยเชื่อด้วยซ้ำว่าหลุมดำนั้นจะมีอยู่จริงเพราะว่าคุณสมบัติสุดแสนประหลาดและน่าอัศจรรย์จนเกินที่จะยอมรับได้ของมัน แต่ด้วยความพยายามของมนุษย์ ความเฉลียวฉลาดจากการสั่งสมประสบการณ์ก็ได้ช่วยพิสูจน์แล้วว่า สิ่งที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้มีอยู่จริง
หลุมดำไม่ได้มีแบบเดียว
ถ้าคุณเคยเข้าใจว่าไม่เคยมีการแบ่งประเภทของหลุมดำคุณคงต้องเปลี่ยนความคิดกันสักหน่อย เพราะนักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งประเภทของหลุมดำออกเป็น 2 ประเภท
Stellar black hole หรือ หลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์ หลุมดำจำพวกนี้ถูกตรวจจับได้มาก่อนหน้านี้แล้ว โดยการใช้วิธีตรวจจับด้วยการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ที่แก๊สร้อนจัดไหลวนลงสู่หลุมดำเปล่งออกมา ซึ่งการที่จะเกิดหลุมดำประเภทนี้ได้ ดาวฤกษ์ต้นกำเนิดจะต้องมีมวลมากพอ ที่ทำให้มวลที่เหลือจากปฏิกิริยาฟิวชันมีมากตาม (ปฏิกิริยาฟิวชันเป็นปฏิกิริยาที่ทำให้ดาวฤกษ์เกิดความชรา กล่าวคือ เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้ดาวฤกษ์ปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งถึงจุดที่ไม่มีมวลที่ทำให้เกิดพลังงานเพียงพออีกต่อไป ในตอนนั้นปฏิกิริยาฟิวชันจะหยุดลง มวลที่เหลือของดาวฤกษ์จะบีบอัดด้วยแรงโน้มถ่วงที่มากจนถึงขั้นรุนแรงและเกิดเป็นหลุมดำประเภทนี้)
Supermassive black hole หรือ หลุมดำมวลยิ่งยวด ซึ่งเป็นหลุมดำที่จับภาพได้เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2019 โดยในทางทฤษฎีแล้วเป็นเรื่องที่ยากมากถึงมากที่สุดที่เราจะสามารถจับภาพหลุมดำประเภทนี้ได้ เพราะหลุมดำประเภทนี้มักจะอยู่ไกลจากโลกเป็นอย่างมาก ห่างในระดับหลายสิบล้านปีแสงเลยทีเดียว และหลุมดำเหล่านี้ก็มักจะอยู่ใจกลางกาแล็กซีและถูกห้อมล้อมไปด้วยดาวฤกษ์มากมาย ที่นับว่าเป็นอุปสรรคอย่างยิ่งในการที่จะถ่ายภาพเพื่อศึกษา (อารมณ์เดียวกันกับตอนที่เราแอบถ่ายภาพนักแสดงที่ชอบ แต่ได้รูปบอดี้การ์ดของเขามาแทน) แต่ด้วยพลังแห่งความสามัคคีของมวลมนุษยชาติ ที่เมื่อช่วยเหลือแบ่งปันข้อมูลและทำงานประสานกันอย่างมืออาชีพ ในที่สุดเราก็มีภาพถ่ายความละเอียดสูงของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่อยู่ในกาแล็กซี M87 ซึ่งเป็นกาแล็กซีทรงรีขนาดใหญ่ ห่างจากโลกเราออกไปราว ๆ 55 ล้านปีแสง ไปทางกลุ่มดาวหญิงสาว และมีมวลมากกว่า 6,500 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ (ซึ่งเป็นระยะที่ไกลมาก ๆ ) โดยภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซันก็มีความคมชัดจนสามารถแยกภาพได้ในระดับ 20 ไมโครอาร์กเซก
แหล่งที่มา
อาจวรงค์ จันทมาศ. (2562, 12 เมษายน). ภาพแรกหลุมดำมวลยิ่งยวด บทพิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และจุดเริ่มต้นของการค้นพบไม่สิ้นสุด สืบค้นเมื่อ 5 มิถุนายน 2562, จาก https://thestandard.co/first-ever-black-hole-image/
sciencealert. What Are Black Holes?. Retrieved June 5, 2019, from https://www.sciencealert.com/black-holes
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด
The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.
Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. Privacy. , All Rights Reserved.
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)