+ + + ข้อสงสัยเกี่ยวกับหลุมดำค่ะ + + +

สวัสดีค่ะเพื่อน ๆ

เมื่อสักครู่เพิ่งดูถ่ายทอดการถ่ายภาพหลุมดำได้ มีข้อสงสัยจะขอรบกวนถามเพื่อน ๆ ค่ะ

1. หลุมดำคืออะไร ทำไมมนุษย์ถึงสนใจหลุมดำคะ?
2. หลุมดำ คือใจกลางแกแลกซี่ ที่มีลักษณะเหมือนใจกลางพายุไหมคะ?
3. ทำไมหลุมดำถึงไม่มีเวลา หมายถึงว่าไม่สามารถนับ 1 วิ 2 วิ เหมือนโลก?

ขอบคุณมากค่ะ
สุดยอดความคิดเห็น
ความคิดเห็นที่ 4
1. หลุมดำคืออะไร ทำไมมนุษย์ถึงสนใจหลุมดำคะ?
หลุมดำ คือ "วัตถุ" ที่ (น่าจะ) เป็นทรงกลม  ที่หลงเหลือจากการระเบิดของดาวฤกษ์ดวงใหญ่มากครับ  
คือเมื่อดาวฤกษ์ดวงใหญ่จะสิ้นสุดชีวิตลง  มันจะจบชีวิตด้วยการระเบิดรุนแรงมาก  เรียกว่า Supernova  
ซึ่ง Supernova ของดาวดวงใหญ่ นี่แหละ  ที่จะระเบิดรุนแรงจนสามารถ "บีบอัด" มวลสารของดาว
ให้ยุบลงไปจนเหลือก้อนเล็กขนาดเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร  คือจากดาวดวงเดิมจะถูกบีบอัดลงเหลือ
ขนาดเล็กกว่าเดิมถึงเกือบ "ล้านเท่า" ..... นี่เองครับ  ที่ทำให้หลุมดำมีลักษณะพิเศษ  คือ  
จะมีแรงโน้มถ่วงที่ระยะใกล้ ๆ สูงม๊ากกกกกก  สูงมากขนาดว่า แสง ยังถูกดูดเข้าไปเลย  นั่นเป็นเพราะว่า
หลุมดำมีขนาดเล็กกว่าโลกหลายเท่า  แต่มี "มวล" มากกว่าดวงอาทิตย์หลายสิบ หรือ เป็นร้อยเท่า

จากวรรคบน  ในเมื่อแสงถูกดูดเข้าไปจึงเป็นที่มาของชื่อ "หลุมดำ" ครับ   หากเรามองดูหลุมดำ  เราจะมองไม่เห็นมันเลย
เพราะแสงถูกดูด  เราจะต้องใช้เครื่องมือพิเศษอย่างกล้องตรวจจับรังสี X-Ray มาส่องไปที่มัน  ก็จะเห็นชัดเลยว่าขอบ ๆ
ของหลุมดำแพร่ X-Ray ออกมาเข้มมาก ๆ

มนุษย์สนใจหลุมดำเพราะว่ามันมีความ ลึกลับ อยู่มากครับ  เรายังไม่รู้ว่าข้างในหลุมดำคืออะไร ?
แต่ในปัจจุบัน  ทางวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่ถึงกับโยงเรื่องประตูมิติต่าง ๆ เข้ากับหลุมดำนะครับ  เพราะมันยังไม่มีทฤษฏีรองรับ
ว่าพวกประตูมิติ  และ/หรือ  รูหนอนอวกาศ (เหมือนในหนัง)  จะมีจริงหรือไม่ ? ...... แต่ ..... หากจะเอาแบบใกล้เคียงสุด
เรื่องพวกนี้ก็น่าจะเกี่ยวกับหลุมดำนี่แหละ  นี่เองที่เป็นสาเหตุให้มนุษย์สนใจหลุมดำมาก ๆ

2. หลุมดำ คือใจกลางแกแลกซี่ ที่มีลักษณะเหมือนใจกลางพายุไหมคะ?
หลุมดำอยู่ใจกลางแกแลคซี่ครับ  และหากมองโครงสร้างแกแลคซี่  ก็มีส่วนคล้ายกับการหมุนของพายุมาก
เพียงแต่หลักการต่างกันมาก  ใจกลางพายุไม่มีแรงโน้มถ่วง  แต่ใจกลางแกแลคซี่มีแรงโน้มถ่วงจากศูนย์กลางมวล
ของแกแลคซี่เองครับ ........ ส่วนภาพนี้ คือ  หลุมดำอีกประเภทหนึ่งที่มีมวลสารหมุนวนรอบมันด้วยความเร็วสูงมาก
จนมวลสารเหล่านั้นส่องแสงสว่างจ้าออกมา  แบบในภาพนี้


3. ทำไมหลุมดำถึงไม่มีเวลา หมายถึงว่าไม่สามารถนับ 1 วิ 2 วิ เหมือนโลก?
คือตามทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstien  กล่าวไว้ว่า Space time รอบหลุมดำ
จะบิดโค้งอย่างมากแบบในภาพนี้  การบิดโค้งมากนี่เองที่ทำให้ "เวลา" ใกล้ ๆ อาณาเขตหลุมดำ
จะเดินช้ามาก ๆๆๆ  เทียบกับเวลาในอวกาศที่ห่างไกลจากหลุมดำ

สมมุติว่าเรากับเพื่อนออกยานลำใหญ่เดินทางไปใกล้ ๆ หลุมดำ .... แล้วเราลงยานลำเล็กลงไปใกล้หลุมดำมาก ๆ
และโคจรรอบหลุมดำนั้นนานประมาณ 10 วัน ..... เมื่อเรากลับมาที่ยานลำใหญ่  เราจะพบว่าเวลาของยานลำใหญ่
จะผ่านไปมากถึง 15 ปี (สมมุติว่าเป็น 15 ปี นะครับ)   นี่เองครับที่เรียกว่าความต่างของเวลา (Time dilation)
เวลาของเราแค่ 10 วัน  เราจะยังไม่แก่เลย  แต่เพื่อนเรากลับแก่ลงแบบเห็น ๆ  เพราะเวลาของเขาผ่านไป 15 ปี

ความต่างของ 10 วัน  กับ  15 ปี  ก็คือ (15 X 365) / 10 = 547.5 ....... ตัวเลข 547.5 นี้  เรียกว่า Time dilation factor
ยิ่งยานของเราไปอยู่ตรงบริเวณ space time บิดโค้งมาก ๆ อย่างตรง A  factor ก็ยิ่งมาก  อาจมากเป็นหมื่น เป็นแสนได้เลย
แต่หากยานเราอยู่ตรง B , C  ที่ space time โค้งน้อย ๆ  factor ก็ยิ่งน้อยลงครับ  อาจแค่ 20 - 30 เท่านั้น  หาก factor = 25
นั่นก็หมายความว่าเวลาของเราผ่านไป 10 วัน  แต่เวลาในยานเพื่อนจะผ่านไป = 10 X 25 = 250 วัน  ก็ยัง ok นะ  เพื่อนยังไม่แก่

และสุดท้าย .... หากเราลงลึกไปกว่า A ในภาพ  time dilation factor ก็อาจมากจนใกล้ Infinity ...... นั่นก็หมายความว่า
เวลาของเราจะ "แทบหยุดนิ่ง" ครับ  ก็คือหากเราไปอยู่ตรงนั้นแค่ 1 วัน  เมื่อกลับออกมาหาเพื่อน  เราก็จะพบว่าเพื่อนตายไปนานแล้ว
เพราะเวลาในยานลำใหญ่จะผ่านไปมากกว่า ร้อย หรือ พัน ๆ ปี (เทียบกับเราผ่านไป 1 วัน)
ความคิดเห็นที่ 6
1. หลุมดำคืออะไร ทำไมมนุษย์ถึงสนใจหลุมดำคะ?

คือดาวฤกษ์ ที่หมดเชื้อเพลิงเจ้าค่ะ สิ่งสุดท้ายคงเหลือแต่ธาตุหนักอยู่รอบ ๆ core เลยเกิดการยุบตัว ระเบิดพลังงานออกมาที่เราเรียกว่า supernova นั่นแหละ ถ้าการยุบตัวของ core ทำให้เกิดความหนาแน่นของมวลที่สูง ๆ มาก ๆ และเข้าเกณฑ์ ก็จะกลายเป็น black hole  แต่ถ้าไม่เข้าเกณฑ์ ก็จะกลายเป็นดาวนิวตรอนเจ้าค่ะ ที่ต้องสนใจ เพราะหลุมดำสามารถบิดงอแสงได้ นั่นหมายความว่าต้องมีอิทธิพลกับ spacetime มาก ๆ

2. หลุมดำ คือใจกลางแกแลกซี่ ที่มีลักษณะเหมือนใจกลางพายุไหมคะ?

ไม่เหมือนหรอกเจ้าค่ะ เพราะไม่มีใครเคยเห็นข้างในของมัน ภายในหลุมดำจะอยู่ในสภาวะ singularity เจ้าค่ะ มันยิ่งยวด อนันต์ไปซะทุกสิ่งอย่าง ที่มันดูเหมือนพายุ เพราะแถว ๆ accretion disk ของหลุมดำมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก ๆ เข้าใกล้ความเร็วแสง อนุภาคแถวนั้นเลยเกิดการเสียดสี ระเบิดรังสี x กันออกมาเป็นว่าเล่น ดูดุเดือดเลือดพล่าน สวยงาม


3. ทำไมหลุมดำถึงไม่มีเวลา หมายถึงว่าไม่สามารถนับ 1 วิ 2 วิ เหมือนโลก?

เป็นผลมาจาก gravitational time dilation ซึ่งอยู่ใน general relativity theory เจ้าค่ะ ใช้ได้ไม่เกินระยะ Schwarzschild Radius  ไม่งั้นก็จะเข้าสู่สภาวะ singularity เวลาจะถูก freeze เหมือน special relativity theory  , FYI
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่