พูดถึงหลุมดำ (Black holes) ใคร ๆ ก็ต้องเคยได้ยินแต่ความเข้าใจเกี่ยวกับหลุมดำนั้น มีอยู่หลายระดับ ในภาพยนตร์เรื่อง Stratrek มีการกล่าวถึงคำว่า หลุมดำ อยู่บ่อย ๆ แต่ concept อย่างเป็นทางการ(หมายถึงทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับ) นิยามหลุมดำว่า “เป็นอาณาบริเวณในกาลอวกาศ (spacetime) ที่มี สนามโน้มถ่วงสูงมาก ๆ แม้กระทั่งแสง (อนุภาคโฟตอนซึ่งเป็นสิ่งที่เดินทาง ได้เร็วที่สุดในเอกภพ เท่าที่เรารู้จักกัน) ก็ไม่สามารถเล็ดลอดออกมาได้ ทำให้อาณาบริเวณนั้นดูเหมือนเป็นสีดำ ” แน่นอนว่าเราไม่สามารถเห็นหลุมดำ ได้โดยตรง นักฟิสิกส์แบ่งหลุมดำออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
1. หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive black holes)
เชื่อกันว่าหลุมดำมวลยิ่งยวดอยู่ใจกลางของควอซ่าร์ (Quasars) ซึ่งเป็นใจกลางของgalaxy ที่มีการระเบิดเกิดขึ้น และมันดูดดาวจำนวนนับพันล้านดวง รวมถึงก๊าซและฝุ่น ในอวกาศ หรือแม้กระทั่งดาวเคราะห์เข้าไป ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าหลุมดำมวลยิ่งยวด ในปี 1994 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble ได้ถ่ายภาพที่ถือว่าเป็นหลักฐานแห่งการค้นพบหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางของ galaxy M87
2. หลุมดำที่เกิดจากดาวที่ตายแล้ว (Stellar black holes)หลุมดำประเภทนี้เกิดจากดาวยักษ์แดง (Red giant stars) ที่มีมวลมากกว่า 3 เท่าของ มวลของดวงอาทิตย์ตามวิวัฒนาการของดวงดาว (Stellar evolution) ส่วนดาวที่มีมวล น้อยกว่านี้ก็จะวิวัฒนาการไปสู่ ดาวแคระขาว (white dwarfs) หรือ ดาวนิวตรอน (neutron stars) หลุมดำประเภทนี้เกิดจากการที่ดาวฤกษ์เผาผลาญพลังงานทุกอย่าง จนหมดสิ้นทำให้เกิดการยุบตัวเป็น singularity ( หมายถึงบริเวณที่เป็นอนันต์และ กฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์ต่าง ๆไม่สามารถใช้ทำนายอะไรได้ถูกต้อง) ซึ่งถือว่าเป็นจุดตรงกลางของหลุมดำ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอสไตน์ singularity จะเกิดขึ้นได้เมื่อดวงดาวได้ยุบตัวจนถึง รัศมีชว๊าซชิลด์ (Schwarzschild radius) หรือ เรียกว่า ขอบเขตแห่งเหตุการณ์ (Event horizon) ซึ่งเป็นขอบเขตที่ไม่มีอะไรสามารถ หลุดพ้นออกมาได้ (ยกเว้นแต่ว่าใครจะทำความเร็วได้มากกว่าความเร็วแสง แต่ความเป็นไปได้ก็ถูกจำกัดโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอสไตน์ที่กล่าวว่า ไม่มีสิ่งใดที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วแสง คุณจะมีมวลเป็นอนันต์ถ้าคุณเดินทาง ด้วยความเร็วเท่าแสง) หลุมดำประเภทนี้เชื่อกันว่าอยู่ที่กระจุกดาว Cygnus X-1
3. หลุมดำจิ๋ว (Mini black holes)เชื่อกันว่าหลุมดำพวกนี้ (ขนาดราว 10-15 เมตร) เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ (The Big Bang) Stephen Hawking เป็นผู้นำในการเสนอทฤษฎีเกียวกับหลุมดำจิ๋ว ราวต้นทศวรรษ 70 อีกชื่อหนึ่งของหลุมดำจิ๋วคือ หลุมดำแรกเริ่ม (Primordial black holes) ในทฤษฎีนี้ โปรตอนและปฏิโปรตอนอาจเกิดขึ้นได้ รอบ ๆ หลุมดำจิ๋ว ตามหลัก ของการสร้างและการทำลายล้างอนุภาค (Pair production and annihilation)โดยที่ถ้าตัวตัวหนึ่งตกลงไปในหลุมดำอีกตัวก็จะออกมา จากปรากฎการณ์นี้ทำให้เรารู้ว่า หลุมดำระเหยสาบสูญไป (Evaporate) และหลุมดำก็แผ่รังสีออกมา Stephen Hawking ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับการแผ่รังสีของหลุมดำที่รู้จักกันในนาม Hawking Radiation
โดยยึดหลักความไม่แน่นอนของไฮน์เซนเบอร์ก การที่หลุมดำแผ่รังสีทำให้มันมี อายุขัยที่จำกัด (หรือกล่าวว่าหลุมดำก็ตายได้) การสร้างอนุภาคในสูญญากาศต้องใช้ พลังงาน DE = 2mc2 ทำให้อายุขัยของหลุมดำDt ~ hbar /2mc2 นอกจากนี้ Hawking ได้พบด้วยว่าการแผ่รังสีของหลุมดำนั้นเป็นแบบ สเปกตรัมเชิงความร้อน (Thermal spectrum) โดยที่ T µ 1/M ( M คือมวลของหลุมดำ T คือ อุณหภูมิของ หลุมดำ ) และอายุขัย (τ) ของหลุมดำมีความสัมพันธ์ τ µ M3 นั่นคือว่าหลุมดำจิ๋วที่มีมวล 1015 กรัม ซึ่งมีอายุขัยน้อยกว่าเอกภพได้ระเหยสาบสูญไปแล้ว สำหรับหลุมดำ ชนิดอื่นเราสามารถละทิ้งความสำคัญของการระเหยสาบสูญได้ (การระเหยสาบสูญ คือการที่ขนาดของหลุมดำลดลงจนถึงระดับขั้นของแพล๊งค์ (Planck ‘s scale) ซึ่งมีขนาดประมาณ 10-35 เมตร ซึ่งเป็นขนาดที่มนุษย์ไม่มีทางสัมผัสได้ และเป็นขั้นที่ ศึกษากันในวิชาแรงโน้มถ่วงควอนตัม หรือ Quantum gravity
มิชิโอะ กากุ เป็นนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ระดับนำของโลก ที่เคยเขย่ารากฐานของจักรวาลวิทยามาแล้วหลายครั้ง ตอนแรกนักฟิสิกส์ด้วยกันรับไม่ได้ กระทั่งไม่ถึงสองทศวรรษมานี้เอง จึงได้รับการยอมรับอย่างแทบเป็นเอกฉันท์ นั่นคือการคาดการณ์ทางจักรวาลวิทยาบางประการ ที่มีข้อพิสูจน์บนสมการคณิตศาสตร์ ว่าด้วยทฤษฎีใยมหัศจรรย์ และทฤษฎีแมทริกซ์(String theory / M-theory) และควอนตัม เมคานิกส์ รวมทั้งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ คือ การพิสูจน์ได้ว่า จักรวาลมีมิติหลากหลาย สสารดำรงอยู่ด้วยพลังงานที่ให้ความถี่ของการสั่นสะเทือน (vibration) ในแต่ละมิติสั่นหยาบหรือละเอียดแตกต่างกัน และแตกต่างจากจักรวาลที่สั่นสะเทือนอย่างหยาบ ที่มีสี่มิติของเรา เท่าที่พิสูจน์ได้พบว่าอย่างน้อยจักรวาลมี 11 มิติ
มิชิโอะ กากุ บอกว่า มิติที่ 11 เป็นสภาวะนิพพาน(nirvarna) ที่มีความถี่ละเอียดอย่างยิ่ง เมื่อเทียบกับโลกสี่มิติของเรา
มิชิโอะ กากุ พิสูจน์ได้ว่าจักรวาลมีมากมาย(multiverses) อย่างไม่มีที่สิ้นสุด โดยแต่ละจักรวาลจะมีลักษณะเหมือนฟองของเหลว- ที่ยุบๆ พองๆ - หรือให้ฟองขึ้นมาใหม่ตลอดเวลา มิชิโอะบอกว่าจักรวาลถัดไปอาจอยู่ห่างเพียงหนึ่งมิลลิเมตรจากผิว(brane) จักรวาลของเรา แต่รับรู้ไม่ได้เพราะมันอยู่เหนือมิติ(สี่มิติ) ของเรา
มิชิโอะยังบอกว่า ทุกวันนี้ นักฟิสิกส์ส่วนหนึ่งเชื่อว่า การเกิดใหม่ของจักรวาลนั้น มีความเป็นไปได้หลายทาง ทางแรก จักรวาล(สี่มิติเช่นจักรวาลของเรา) จะเกิดใหม่หลังจากหนึ่งล้านล้านปีนับจากวันนี้ โดยสิ้นสุดลงด้วยความเย็นเยือก(big freeze) ไร้พลังงาน ขณะเดียวกันพลังงานมืด(dark energy) ที่ได้จากการยุบตัวเองลงมาของสสารมืด(dark matter) จะรวมเป็นหลุมดำที่ต่อเนื่องกับหลุมขาว - เพื่อจะให้บิ๊กแบ็งใหม่ - เรื่อยไป หรืออีกเส้นทางหนึ่ง หลุมดำที่อยู่ใจกลางของทุกๆ กาแล็กซี่จะรวมเข้าด้วยกันทำให้จักรวาลหดตัวลงมา(big crunch) เป็นหลุมขาว
บางส่วนเรื่องหลุมขาว จาก link .... สรุปว่าตอนนี้หลุมขาวยังไม่มีข้อมูลอะไรเท่าไหร่
บางที่บอก ปลายทางหลุมดำ อาจไปเจอหลุมขาว...
Credit: raktak.board.ob.tc/-View.php?N=77
Black hole & White hole
