ขออนุญาตแชร์บทความนะครับ พอดีพึ่งเริ่มเขียนบทความแนววิทยาศาสตร์ ผิดถูกยังไงช่วยแนะนำด้วยนะครับ
มนุษย์มีความสงสัยใคร่รู้เกี่ยวกับวัตถุบนท้องฟ้ามาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ ดาวฤกษ์ก็เป็นหนึ่งในวัตถุที่มนุษย์สนใจศึกษา เนื่องจากว่าตัวของมันเองนั้นมีแรงโน้มถ่วงมหาศาลจนสามารถดึงดาวเคราะห์และวัตถุอวกาศต่างๆมาโคจรรอบตัวมันได้ มนุษย์เฝ้าพยายามสังเกต และศึกษามันจนทำให้มนุษย์เข้าใจถึงการก่อกำเนิดมัน ว่าตัวมันนั้นเกิดจากกลุ่มเมฆของแก๊สขนาดใหญ่ยุบตัวรวมกันด้วยแรงโน้มถ่วง และเมีอที่ใจกลางมีความหนาแน่นมากพออุณหภูมิที่ใจกลางจะสูงขึ้นจนเกิดปฎิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่หลอมรวมแก๊สไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและมีปลดปล่อยพลังงานออกมา กลายเป็นดาวฤกษ์ในยุคเริ่มแรก แต่ประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนสนใจนั้นคือดาวฤกษ์จะมีจุดจบอย่างไร บ้างก็เชื่อว่าจะเป็นดาวแคระดำ บ้างก็เชื่อว่าเป็นหลุมดำ แต่ก็อย่างที่เรารู้กันว่าปัจจุบันนั่นมีการพิสูจน์ชัดเจนแล้วว่าหลุมดำมีอยู่จริง แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจหลุ่มดำเหล่านี้มากนัก เช่นเกิดอะไรขึ้นที่ใจกลางของหลุมดำ ทำไมแสงที่หลุดเข้าไปในหลุมดำถึงหลุดออกมาไม่ได้ ทำให้หลุมดำยังป็นปริศนาอยู่จนทุกวันนี้
จากที่เราทุกคนรู้กันว่าไม่มีอะไรจีรังยั่งยืน ดาวฤษ์ก็เช่นเดียวกันมีเกิดก็ต้องมีตาย เพียงแต่การตายของดาวฤกษ์นั้นมีหลายแบบขึ้นอยู่กับขนาดและมวลของมัน
โดยเมื่อเชัอเพลิงไฮโดรเจนที่ใจกลางของดาวฤกษ์หมดจะไม่เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นที่ใจกลางของดาวอีกต่อไป ส่งผลให้ดาวฤกษ์ดวงนั้นขยายตัวออกไป พร้อมกับอุณหภูมิที่ลดต่ำลง และเปลี่ยนสีเป็นสีแดง ถ้าเป็นดาวฤกษ์มวลขนาดเล็กเช่นดวงอาทิตย์ผิวชั้นนอกจะหลุดกระจายไปในอวกาศเกิดเป็นเนบิล่า ส่วนใจกลางจะยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วงเกิดเป็นดางแคระขาวแต่จะไม่เกิดหลุมดำเนื่องจากมีขนาดไม่ใหญ่พอที่จะทำให้มีแรงโน้มถ่วงที่มากพอที่จำทำให้เกิดการยุบตัวรุนแรงมากพอที่จะเกิดหลุมดำได้ แต่หากเป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่นั้น ผิวชั้นนอกจะหลุดออกไป แต่แกนกลางนั้นจะเกิดการยุบตัวรุนแรงที่เรียกว่า “การระเบิดแบบซุปเปอร์โนวา” จนเกิดเป็นหลุมดำ และหลุมดำนั้นก็จะดูดกลืนมวลสารบริเวณโดยรอบเข้าไป แต่หลุมดำบางชนิดอาจเกิดจากความโน้มถ่วงเชิงควอนตัมเกิดเป็นหลุมดำขนาดจิ๋ว บางชนิดอาจเกิดจากรวมตัวกันของหลุมดำขนาดเล็กหรืออาจเกิดจากการพอกพูนของดาวฤกษ์แลพก๊าซต่างๆในอวกาศ
หลุมดำนั้นแบ่งประเภทได้ตามลักษณะของการเกิดได้ 4 ประเภทดังนี้
1.) หลุมดำจิ๋วหรือหลุมดำเชิงควอนตัม หลุมดำประเภทนี้อาจเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาพลังงานสูงมากที่เกิดจากรังสีคอสมิกปะทะกับชั้นบรรยากาศ ระเบิดแล้วเกิดเป็นหลุมดำ
2.) หลุทดำจากดาวฤกษ์ เกิดจากการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์ที่ผิวชั้นนอกหลุดออกไป และใจการเกิดการยุบตัวรุนแรงจนเกิดการระเบิดแบบซุปเปอร์โนวา
3.) หลุมดำมวลยิ่งยวด เกิดขึ้นจากการรวมกันของหลุมดำขนาดเล็กจำนวนมาก หรือจากการพอกพูนของดาวฤกษ์และก๊าซในอวกาศ
4.) หลุมดำมวลปานกลาง หลุมดำประเภทนี้มีลักษณะครึ่งๆกลางๆระหว่างหลุมดำจากดาวฤกษ์และหลุมดำมวลยิ่งยวด เพราะมีมวลมากกว่าหลุมดำดาวฤกษ์แต่ก็มีไม่มากเท่าหลุมดำมวลยิ่งยวด
หลุมดำแต่ละประเภทนั้นมีคุณสมบัติแตกต่างกัน โดยหลุมดำมวลยิ่งยวดรอบๆตัวมันจะถูกห้อมล้อมไปด้วยฝุ่นและแก๊สมีลักษณะคล้ายโดนัท และจะมีการแผ่สนามแม่เหล็กออกมา โดยจากการวิเคราะห์ของนักวิทยาศาสตร์ด้วยกล้องโทรทัศน์ SOFIA พบว่าว่าสนามแม่เหล็กรอบๆหลุมดำมวลยิ่งยวดจะกักฝุ่นบริเวณใจกลางกาแล็กซีไว้และคอยส่งฝุ่นเหล่านั้นเข้าสู่ใจกลางหลุมดำ
การศึกษาหลุมดำนั้นเต็มไปด้วยความยากลำบาก เนื่องจากฝุ่นและแก๊สต่างที่อยู่รายรอบหลุมดำนั้นบดบังตัวของหลุมดำเอาไว้ ประกอบกับตัวของหลุมดำเองนั้นไม่มีแสงในตัวเอง แถมยังดูดกลืนแสงเข้าไปอีก แต่ก็ใช่ว่าจะไม่มีหนทางที่จะศึกษาได้เลย โดยในการศึกษาหลุมดำในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์อาศัยทฤษฎีสัมพัทภาพทั่วไป ของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในการศึกษาหลุมดำ แรงโน้มถ่วงที่มีค่ามหาศาลจะดึงดูดมวลสารต่างๆเข้าไปที่ใจกลางของหลุมดำ แต่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงนั้นมีความไม่เสถียรจึงเกิดการยืดออกของมวลสารเหล่านั้นคล้ายเส้นสปาร์เก็ตตี้ และเกิดการกวัดแกว่งไปรอบๆหลุมดำก่อนจะหายเข้าไปในหลุมดำ มวลสารเหล่านี้คือกลุ่มแก๊สที่เกิดจากการที่หลุมดำดึงดูดวัตถุต่างๆเข้าไป โดยกลุ่มแก๊สเหล่านี้กวัดแกว่งไปรอบหลุมดำด้วยความเร็วที่สูงมากจนตัวมันเองมีอุณหภูมิที่สูงมากแล้วเรืองแสงออกมา นักวิทยาศาสตร์จึงอาศัยกลุ่มแก๊สเหล่านี้ในการสังเกตหลุมดำ นอกจากนี้ยังสังเกตหลุมดำได้จากการเกิดเลนส์ความโน้มถ่วง ที่เกิดจากแสงของกาแล็คซีที่อยู่ด้านหลังของหลุมดำนั้นเกิดการบิดโค้ง ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ของ ไอน์สไตน์
สืบค้นข้อมูลจาก
1.การก่อตัวของดาวฤกษ์, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ,
http://nso.narit.or.th/index.php/2017-11-25-10-50-19/2017-12-07-04-56-44/2017-12-09-16-25-42/2017-12-10-08-15-33.
2.วัฏจักรชีวิตของดาวฤกษ์, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ,
http://nso.narit.or.th/index.php/2017-11-25-10-50-19/2017-12-07-04-56-44/2017-12-09-16-25-42/2017-12-10-07-38-40 .
3.สนามแม่เหล็กหลุมดำมวลยิ่งยวดคอยดึงสสารป้อนสู่หลุมดำ, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ,
https://www.narit.or.th/index.php/astronomy-news/248-supermassive-blackhole.
4.เข้าใจคอนเซปของหลุมดำอย่างง่าย มีกี่ประเภท มาจากแนวคิดอะไรบ้าง, Spaceth.co ,
https://spaceth.co/easy-concept-of-blackhole.
ว่าด้วยเรื่องหลุมดำ
มนุษย์มีความสงสัยใคร่รู้เกี่ยวกับวัตถุบนท้องฟ้ามาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ ดาวฤกษ์ก็เป็นหนึ่งในวัตถุที่มนุษย์สนใจศึกษา เนื่องจากว่าตัวของมันเองนั้นมีแรงโน้มถ่วงมหาศาลจนสามารถดึงดาวเคราะห์และวัตถุอวกาศต่างๆมาโคจรรอบตัวมันได้ มนุษย์เฝ้าพยายามสังเกต และศึกษามันจนทำให้มนุษย์เข้าใจถึงการก่อกำเนิดมัน ว่าตัวมันนั้นเกิดจากกลุ่มเมฆของแก๊สขนาดใหญ่ยุบตัวรวมกันด้วยแรงโน้มถ่วง และเมีอที่ใจกลางมีความหนาแน่นมากพออุณหภูมิที่ใจกลางจะสูงขึ้นจนเกิดปฎิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่หลอมรวมแก๊สไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและมีปลดปล่อยพลังงานออกมา กลายเป็นดาวฤกษ์ในยุคเริ่มแรก แต่ประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนสนใจนั้นคือดาวฤกษ์จะมีจุดจบอย่างไร บ้างก็เชื่อว่าจะเป็นดาวแคระดำ บ้างก็เชื่อว่าเป็นหลุมดำ แต่ก็อย่างที่เรารู้กันว่าปัจจุบันนั่นมีการพิสูจน์ชัดเจนแล้วว่าหลุมดำมีอยู่จริง แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจหลุ่มดำเหล่านี้มากนัก เช่นเกิดอะไรขึ้นที่ใจกลางของหลุมดำ ทำไมแสงที่หลุดเข้าไปในหลุมดำถึงหลุดออกมาไม่ได้ ทำให้หลุมดำยังป็นปริศนาอยู่จนทุกวันนี้
จากที่เราทุกคนรู้กันว่าไม่มีอะไรจีรังยั่งยืน ดาวฤษ์ก็เช่นเดียวกันมีเกิดก็ต้องมีตาย เพียงแต่การตายของดาวฤกษ์นั้นมีหลายแบบขึ้นอยู่กับขนาดและมวลของมัน
โดยเมื่อเชัอเพลิงไฮโดรเจนที่ใจกลางของดาวฤกษ์หมดจะไม่เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นที่ใจกลางของดาวอีกต่อไป ส่งผลให้ดาวฤกษ์ดวงนั้นขยายตัวออกไป พร้อมกับอุณหภูมิที่ลดต่ำลง และเปลี่ยนสีเป็นสีแดง ถ้าเป็นดาวฤกษ์มวลขนาดเล็กเช่นดวงอาทิตย์ผิวชั้นนอกจะหลุดกระจายไปในอวกาศเกิดเป็นเนบิล่า ส่วนใจกลางจะยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วงเกิดเป็นดางแคระขาวแต่จะไม่เกิดหลุมดำเนื่องจากมีขนาดไม่ใหญ่พอที่จะทำให้มีแรงโน้มถ่วงที่มากพอที่จำทำให้เกิดการยุบตัวรุนแรงมากพอที่จะเกิดหลุมดำได้ แต่หากเป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่นั้น ผิวชั้นนอกจะหลุดออกไป แต่แกนกลางนั้นจะเกิดการยุบตัวรุนแรงที่เรียกว่า “การระเบิดแบบซุปเปอร์โนวา” จนเกิดเป็นหลุมดำ และหลุมดำนั้นก็จะดูดกลืนมวลสารบริเวณโดยรอบเข้าไป แต่หลุมดำบางชนิดอาจเกิดจากความโน้มถ่วงเชิงควอนตัมเกิดเป็นหลุมดำขนาดจิ๋ว บางชนิดอาจเกิดจากรวมตัวกันของหลุมดำขนาดเล็กหรืออาจเกิดจากการพอกพูนของดาวฤกษ์แลพก๊าซต่างๆในอวกาศ
หลุมดำนั้นแบ่งประเภทได้ตามลักษณะของการเกิดได้ 4 ประเภทดังนี้
1.) หลุมดำจิ๋วหรือหลุมดำเชิงควอนตัม หลุมดำประเภทนี้อาจเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาพลังงานสูงมากที่เกิดจากรังสีคอสมิกปะทะกับชั้นบรรยากาศ ระเบิดแล้วเกิดเป็นหลุมดำ
2.) หลุทดำจากดาวฤกษ์ เกิดจากการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์ที่ผิวชั้นนอกหลุดออกไป และใจการเกิดการยุบตัวรุนแรงจนเกิดการระเบิดแบบซุปเปอร์โนวา
3.) หลุมดำมวลยิ่งยวด เกิดขึ้นจากการรวมกันของหลุมดำขนาดเล็กจำนวนมาก หรือจากการพอกพูนของดาวฤกษ์และก๊าซในอวกาศ
4.) หลุมดำมวลปานกลาง หลุมดำประเภทนี้มีลักษณะครึ่งๆกลางๆระหว่างหลุมดำจากดาวฤกษ์และหลุมดำมวลยิ่งยวด เพราะมีมวลมากกว่าหลุมดำดาวฤกษ์แต่ก็มีไม่มากเท่าหลุมดำมวลยิ่งยวด
หลุมดำแต่ละประเภทนั้นมีคุณสมบัติแตกต่างกัน โดยหลุมดำมวลยิ่งยวดรอบๆตัวมันจะถูกห้อมล้อมไปด้วยฝุ่นและแก๊สมีลักษณะคล้ายโดนัท และจะมีการแผ่สนามแม่เหล็กออกมา โดยจากการวิเคราะห์ของนักวิทยาศาสตร์ด้วยกล้องโทรทัศน์ SOFIA พบว่าว่าสนามแม่เหล็กรอบๆหลุมดำมวลยิ่งยวดจะกักฝุ่นบริเวณใจกลางกาแล็กซีไว้และคอยส่งฝุ่นเหล่านั้นเข้าสู่ใจกลางหลุมดำ
การศึกษาหลุมดำนั้นเต็มไปด้วยความยากลำบาก เนื่องจากฝุ่นและแก๊สต่างที่อยู่รายรอบหลุมดำนั้นบดบังตัวของหลุมดำเอาไว้ ประกอบกับตัวของหลุมดำเองนั้นไม่มีแสงในตัวเอง แถมยังดูดกลืนแสงเข้าไปอีก แต่ก็ใช่ว่าจะไม่มีหนทางที่จะศึกษาได้เลย โดยในการศึกษาหลุมดำในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์อาศัยทฤษฎีสัมพัทภาพทั่วไป ของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในการศึกษาหลุมดำ แรงโน้มถ่วงที่มีค่ามหาศาลจะดึงดูดมวลสารต่างๆเข้าไปที่ใจกลางของหลุมดำ แต่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงนั้นมีความไม่เสถียรจึงเกิดการยืดออกของมวลสารเหล่านั้นคล้ายเส้นสปาร์เก็ตตี้ และเกิดการกวัดแกว่งไปรอบๆหลุมดำก่อนจะหายเข้าไปในหลุมดำ มวลสารเหล่านี้คือกลุ่มแก๊สที่เกิดจากการที่หลุมดำดึงดูดวัตถุต่างๆเข้าไป โดยกลุ่มแก๊สเหล่านี้กวัดแกว่งไปรอบหลุมดำด้วยความเร็วที่สูงมากจนตัวมันเองมีอุณหภูมิที่สูงมากแล้วเรืองแสงออกมา นักวิทยาศาสตร์จึงอาศัยกลุ่มแก๊สเหล่านี้ในการสังเกตหลุมดำ นอกจากนี้ยังสังเกตหลุมดำได้จากการเกิดเลนส์ความโน้มถ่วง ที่เกิดจากแสงของกาแล็คซีที่อยู่ด้านหลังของหลุมดำนั้นเกิดการบิดโค้ง ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ของ ไอน์สไตน์
สืบค้นข้อมูลจาก
1.การก่อตัวของดาวฤกษ์, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ, http://nso.narit.or.th/index.php/2017-11-25-10-50-19/2017-12-07-04-56-44/2017-12-09-16-25-42/2017-12-10-08-15-33.
2.วัฏจักรชีวิตของดาวฤกษ์, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ, http://nso.narit.or.th/index.php/2017-11-25-10-50-19/2017-12-07-04-56-44/2017-12-09-16-25-42/2017-12-10-07-38-40 .
3.สนามแม่เหล็กหลุมดำมวลยิ่งยวดคอยดึงสสารป้อนสู่หลุมดำ, สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ, https://www.narit.or.th/index.php/astronomy-news/248-supermassive-blackhole.
4.เข้าใจคอนเซปของหลุมดำอย่างง่าย มีกี่ประเภท มาจากแนวคิดอะไรบ้าง, Spaceth.co , https://spaceth.co/easy-concept-of-blackhole.