ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับหลุมดำ
ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับหลุมดำ หลุมดำเป็นหนึ่งในวัตถุที่น่าสนใจที่สุดในจักรวาล พวกมันคือเทห์ฟากฟ้า ที่มีแรงโน้มถ่วงที่มีความรุนแรงมาก ซึ่งไม่มีอะไรสามารถหลบหนีได้ และไม่ใช่ดาวเคราะห์ ไม่ใช่ดวงจันทร์ หรือแม้แต่แสง
ขอบเขตภายในที่ความเร็วหลบหนีของหลุมดำนั้น มีมากกว่าความเร็วของแสง ซึ่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้ค้นพบข้อเท็จจริงมากมายเกี่ยวกับหลุมดำ ที่ไม่ทราบสาเหตุ โดยการค้นพบบางอย่างได้วางรากฐานสำหรับอนาคต
ในขณะที่บางอย่างยังคงทำให้นักวิจัยต้องทึ่ง สำหรับวันนี้เราได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับหลุมดำ ซึ่งอาจมีทั้งข้อที่รู้กันอยู่แล้ว และอาจไม่เคยรู้มาก่อน ดังนี้
1. หลุมดำถูกค้นพบโดย Karl Schwarzschild ในปี 1916
แม้ว่าวัตถุที่มีสนามโน้มถ่วงเข้มข้น (ซึ่งแสงไม่สามารถหลบหนีได้) จะได้รับการพิจารณาในศตวรรษที่ 18 แต่ Karl Schwarzschild เป็นผู้ให้คำตอบสมัยให ม่ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสมัยใหม่ เป็นครั้งแรก ในปี 1916 โดยระบุลักษณะของหลุมดำ
ในปีพ.ศ. 2501 David Finkelstein ได้ตีพิมพ์การตีความว่า เป็นพื้นที่ซึ่งไม่มีอะไรสามารถหลบหนีได้ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ ได้เชื่อมโยงคำว่า “หลุมดำ” กับวัตถุที่แรงโน้มถ่วงยุบตัวตามที่คาดการณ์ไว้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20
เขาใช้คำว่า “หลุมดำ” ในระหว่างการนำเสนอที่สถาบัน NASA Goddard Institute of Space Studies ในปี 1967
2. หลุมดำไม่สามารถมองด้วยตาเปล่าได้โดยตรง
เนื่องจากแสงไม่สามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ของหลุมดำได้ คุณจึงไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม คุณสามารถดูได้ว่าแรงโน้มถ่วงของมันส่งผลต่อวัตถุท้องฟ้า และก๊าซในบริเวณใกล้เคียงอย่างไร
นักดาราศาสตร์ศึกษาดวงดาว เพื่อดูว่าโคจรรอบหลุมดำ หรือไม่ เมื่อดาวฤกษ์ และหลุมดำอยู่ใกล้กัน รังสีก็จะถูกปล่อยออกมา ซึ่งมักจะถูกจับโดยกล้องโทรทรรศน์ และดาวเทียมในอวกาศ
ในปี 2019 นักวิทยาศาสตร์ได้ถ่ายภาพหลุมดำครั้งแรกที่อยู่ห่างออกไป 500 ล้านล้านกิโลเมตร มันถูกถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์เครือข่าย 8 แห่งทั่วโลก หลุมดำมวลมหาศาลนี้ มีขนาดกว้าง 40 พันล้านกิโลเมตร และมีมวล 6.5 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์
3. หลุมดำมี 4 ประเภท
3.1 หลุมดำดาวฤกษ์ : เป็นหลุมดำขนาดเล็กที่มีมวลตั้งแต่ 5 ถึงหลาย 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่
3.2 หลุมดำมวลยวดยิ่ง : เป็นหลุมดำที่ใหญ่ที่สุด ที่มีมวลตั้งแต่หลายแสนถึงพันล้านมวลดวงอาทิตย์ ต้นกำเนิดของพวกเขายังคงเป็นสาขาที่เปิดกว้างของการวิจัย
3.3 หลุมดำระดับกลาง จะมีมวลมากกว่าหลุมดำที่เป็นตัวเอกอย่างมีนัยสำคัญ แต่น้อยกว่าหลุมดำมวลมหาศาล หลักฐานที่ชัดเจนที่สุดสำหรับเทห์ฟากฟ้าดังกล่าว มาจากนิวเคลียสของดาราจักรที่มีความส่องสว่างต่ำ
3.4 หลุมดำดึกดำบรรพ์ เป็นหลุมดำ สมมุติที่อาจเกิดขึ้นได้ไม่นานหลังจากบิกแบง มวลของพวกมันอาจน้อยกว่ามวลดาวมาก Stephen Hawking ศึกษาหลุมดำเหล่านี้ในเชิงลึก และพบว่าอาจมีน้ำหนักเพียง 100 ไมโครกรัม
4. หลุมดำมีขนาดเล็กเพียง 0.1 มิลลิเมตร
หลุมดำสามารถมีมวลที่เล็กเท่ากับดวงจันทร์ของโลก และมีขนาดใหญ่ถึงหนึ่งหมื่นล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์
โดยมวลของมัน เป็นสัดส่วนกับขนาดของขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งวัดเป็นรัศมีชวาร์ซชิลด์ คือ รัศมีที่ความเร็วหลบหนีเท่ากับความเร็วแสง
รัศมีชวาร์ซชิลด์ของโลกมีขนาดเท่ากับหินอ่อน ซึ่งหมายความว่า คุณต้องบีบอัดโลกให้มีขนาดเท่ากับหินอ่อนเพื่อที่จะเปลี่ยนเป็นหลุมดำ
ยิ่งกว่านั้น ไม่มีหลุมดำใด ที่มีขนาดเล็กอย่างอนันต์ มวลต่ำสุดมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ มวลพลังค์ ซึ่งมีค่าประมาณ 22 ไมโครกรัม
5. หลุมดำหมุนรอบแกน
เมื่อดาวฤกษ์ยุบตัวลงสู่พื้นที่ขนาดเล็กมาก มันยังคงเก็บมวลทั้งหมดนั้นไว้ เพื่อรักษาโมเมนตัมเชิงมุม อัตราการหมุนของหลุมดำจะเร็วขึ้น
เมื่อหลุมดำหมุน มวลของมันจะทำให้กาล-อวกาศใกล้เคียงหมุนไปด้วย บริเวณนี้เรียกว่ าเออร์โกสเฟียร์ นี่คือภูมิภาค (นอกขอบฟ้าเหตุการณ์) ที่มีเอฟเฟกต์ที่น่าสนใจมากมายเกิดขึ้น
ยิ่งขอบฟ้าเหตุการณ์เล็กลงเท่าใด ก็ยิ่งหมุนเร็วขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มีการจำกัดความเร็วว่าหลุมดำสามารถหมุนได้เร็วแค่ไหน([โดยไม่เปิดเผยความเป็นเอกเทศต่อส่วนที่เหลือของจักรวาล)
หลุมดำดาวฤกษ์ที่หนักที่สุด (GRS 1915+105) ในทางช้างเผือกกำลังหมุน 1,150 ครั้งต่อวินาที และมีหลุมดำในดาราจักร NGC 1365 ซึ่งหมุนด้วยความเร็วแสง 84% มันถึงขีดจำกัดความเร็วของจักรวาลแล้ว และไม่สามารถหมุนให้เร็วขึ้นได้
6. หลุมดำมวลมหาศาลมีอยู่ในใจกลางดาราจักรส่วนใหญ่
นักวิจัยเชื่อว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ที่แกนกลางของดาราจักรส่วนใหญ่ รวมทั้งทางช้างเผือก หลุมดำขนาดใหญ่เหล่านี้จับกาแล็กซีไว้ด้วยกันในอวกาศ
ราศีธนู เอ หลุมดำใจกลางทางช้างเผือก มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ถึง 4 ล้านเท่า ราศีธนู A อยู่ห่างจากโลกเพียง 26,000 ปีแสงเป็นหนึ่งในหลุมดำเพียงไม่กี่แห่งในจักรวาลที่นักดาราศาสตร์ สามารถเห็นการไหลของสสารในบริเวณใกล้เคียงได้
7. มีหลุมดำนับไม่ถ้วนในจักรวาล
กาแล็กซีของเราเพียงแห่งเดียวประกอบด้วยหลุมดำดาวฤกษ์มากกว่า 100 ล้านดวง บวกกับราศีธนู A มวลมหาศาลที่แกนกลางของมัน
ด้วยกาแล็กซีเกือบ 100 พันล้านกาแล็กซี แต่ละแห่งมีสัตว์ประหลาดมวลมหาศาลหลัก และหลุมดำมวลดาว 100 ล้านดวง (ในขณะที่ประเภทอื่นยังอยู่ระหว่างการศึกษา) มันเหมือนกับการพยายามนับจำนวนเม็ดทรายบนโลก