หลุมดำถูกทำลายได้หรือไม่

หลุมดำเป็นหนึ่งในกลุ่มวัตถุที่อันตรายมากที่สุดในเอกภพ สิ่งใดก็ตามที่เคลื่อนที่เข้าใกล้จุดศูนย์กลางของหลุมดำมากเกินไป ไม่ว่าจะดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ หรือดาวฤกษ์ ก็เสี่ยงที่จะถูกฉีกแบ่งโดยสนามโน้มถ่วงที่มีอนุภาพรุนแรงของหลุมดำ และหากวัตถุที่เคลื่อนที่เข้าใกล้ บังเอิญโคจรพาดผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุนั้นจะหายไปและไม่ปรากฏอีกเลย เป็นการเพิ่มมวลและแผ่รัศมีให้แก่หลุมดำ ในระหว่างที่ถูกกลืนหายไป ไม่มีสิ่งใดที่เราสามารถโยนเข้าไปที่หลุมดำ แล้วจะสร้างความเสียหายเพียงเล็กน้อยแก่มันได้ แม้แต่หลุมดำอีกหลุมก็ไม่สามารถทำลายได้ หลุมดำทั้งสองจะผนวกกัน เป็นหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ปลดปล่อยพลังงานในรูปรังสีโน้มถ่วงระหว่างกระบวนการ บางกลุ่มกล่าวว่า เป็นไปได้ว่าในที่สุด ทั้งเอกภพจะประกอบไปด้วยหลุมดำ ในอนาคตอันยาวนาน อย่างไรก็ตาม อาจมีหนทางทำลาย หรือ "ระเหย" วัตุเหล่านี้ในที่สุด ถ้าทฤษฏีนี้เป็นจริง สิ่งที่เราต้องทำคือรอคอย



ในปี ค.ศ. 1974 สตีเฟน ฮอว์กิง ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับกระบวนการที่จะทำให้หลุมดำสูญเสียมวลในที่สุด รู้จักกันในชื่อ การแผ่รังสีฮอว์กิง สร้างจากปรากฎการณ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว เรียกว่า ความผันผวนของควอนตัมในสุญญากาศ ตามหลักกลศาสตร์ควอนตัมแล้ว ณ เวลาหนึ่งในอวกาศเวลา ผันแปรสภาพพลังงานได้หลายรูปแบบ การผันแปรนี้ควบคุมโดยการการเกิด และทำลายอย่างต่อเนื่อง ของคู่สสารเสมือน ซึ่งประกอบไปด้วยอนุภาคและปฏิยานุภาค โดยปกติสองอนุภาคจะปะทะ และทำลายกันทันทีหลังจากก่อตัว คงพลังงานทั้งหมดไว้ แต่เกิดอะไรขึ้นเมื่อสองอนุภาคก่อตัว ณ ขอบฟ้าเหตุการณ์ ถ้าคู่สสารอยู่ในจุดที่เหมาะสม หนึ่งในอนุภาคจะหลุดหนีจากแรงดึงดูดของหลุมดำ ขณะที่อีกอนุภาคถูกดูดกลืนไป จากนั้นจะทำลายอนุภาคตรงข้าม ภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ ซึ่งจะลดมวลของหลุมดำลง ขณะเดียวกัน ในมุมของผู้สังเกตการณ์ จะดูเหมือนว่าหลุมดำได้ปล่อยอนุภาคออกมา

ดังนั้น หากหลุมดำ ยังคงดูดกลืนสสารและพลังงานเพิ่ม มันจะยังคงแผ่อนุภาคออกมา ทีละน้อยอย่างช้า ๆ ช้าแค่ไหนหรือ ฟิสิกส์แขนงหนึ่งที่เรียกว่า อุณหพลศาสตร์ของหลุมดำ ได้ให้คำตอบเราไว้ เมื่อวัตถุทั่วไปหรือวัตถุท้องฟ้า ปล่อยพลังงานสู่สภาพแวดล้อมของพวกมัน เรารับรู้ได้เป็นความร้อน และเราสามารถใช้พลังงานที่ปล่อยออกมานั้น เพื่อวัดอุณหภูมิของมัน อุณหพลศาสตร์ของหลุมดำ เสนอว่าเราสามารถหาค่า "อุณหภูมิ" ของหลุมดำได้เช่นกัน ทฤษฎีคือยิ่งหลุมดำใหญ่แค่ไหน อุณหภูมิของมันยิ่งน้อยลงเท่านั้น หลุมดำที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพ จะมีอุณภูมิ 10 ยกกำลัง -17 เคลวิน ใกล้เคียงกับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ในขณะเดียวกันหลุมดำที่มีมวล ขนาดเท่าดาวเคราะห์น้อยเวสตา จะมีอุณหภูมิเกือบ 200 องศาเซลเซียส ตามการปล่อยพลังงานจำนวนมากแบบรังสีฮอว์กิง สู่สภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น

ยิ่งหลุมดำมีขนาดเล็กเท่าไหร่ ความร้อนที่เผาผลาญยิ่งมากขึ้น และจะเผาผลาญพลังงานจนหมดเร็วขึ้นเท่านั้น เร็วแค่ไหนหรือ อย่ารอเลย อย่างแรก หลุมดำส่วนใหญ่เพิ่มมวล หรือดูดกลืนสสารพลังงาน เร็วกว่าเวลาที่พวกมันปล่อยรังสีฮอว์กิง แต่ถึงแม้หลุมดำที่มีมวลขนาดเท่าดวงอาทิตย์ จะหยุดเพิ่มมวล มันจะใช้เวลาถึง 10 ยกกำลัง 67 ปี ยาวนานกว่าอายุของเอกภพในปัจจุบัน ในการปล่อยพลังงานจนหมด เมื่อหลุมดำมีมวลถึง 230 เมตริกตัน มันจะมีอายุอยู่แค่อีกหนึ่งวินาที ในวินาทีสุดท้ายนั้น ขอบฟ้าเหตุการณ์ของมันจะมีขนาดเล็กมาก จนกระทั่งมันปล่อยพลังงานทั้งหมดกลับสู่อวกาศ และถึงแม้จะไม่เคยมีการสำรวจ การปล่อยรังสีฮอว์กิงโดยตรง

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่า แสงวาบของรังสีแกมมาจำนวนหนึ่งที่ตวรจพบบนท้องฟ้า จริง ๆ แล้วคือร่องรอยของช่วงเวลาสุดท้าย ของหลุมดำขนาดเล็กที่เพิ่งก่อตัวในช่วงแรก ๆ ในที่สุดแล้ว ในอนาคตอันยาวไกลเกินกว่าจะนึกถึง เอกภพอาจกลายเป็นแค่ที่มืดอันหนาวเหน็บ แต่หากสตีเฟน ฮอว์กิงพูดถูก ก่อนจะเป็นเช่นนั้น หลุมดำทึบน่ากลัวทั้งหลายนี้ จะจบชีวิตของมันในความสว่างโชติช่วง


No comments:

Post a Comment

Popular Posts