หลุมดำเป็นหนึ่งในวัตถุลึกลับที่สุดในจักรวาล และสิ่งที่ศึกษามากที่สุดคือดวงดาวและ หลุมดำมวลมหาศาล. ดาวฤกษ์ประเภทหนึ่งจะก่อตัวขึ้นได้นั้น จะต้องตายอย่างกระทันหันก่อน ในทางกลับกัน เรายังไม่แน่ใจเกี่ยวกับต้นกำเนิดของหลุมดำมวลมหาศาลที่พบในดาราจักรส่วนใหญ่ ที่ซิงกูลาริตี้ ศูนย์กลางของหลุมดำ คือจุดที่เวลาและอวกาศหยุดนิ่ง
ในบทความนี้เราจะบอกคุณว่าหลุมดำมวลมหาศาลคืออะไร มีที่มาและมีลักษณะอย่างไร
หลุมดำมวลมหาศาลคืออะไร
หลุมดำเป็นพื้นที่จำกัดของกาลอวกาศที่ซึ่งสนามโน้มถ่วงนั้นแข็งแกร่งมากจนไม่มีสิ่งใดรวมถึงแสงที่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ ไม่สามารถสังเกตเห็นหลุมดำได้เอง แต่สามารถตรวจพบสสารรอบตัวได้ สิ่งนี้เรียกว่าดิสก์สะสม มันถูกสร้างขึ้นจากสสารที่ถูกดึงดูดเข้าสู่ใจกลางของหลุมดำ
ลักษณะทั่วไป
ต่อไปนี้เป็นคุณลักษณะบางประการของหลุมดำดาวฤกษ์และหลุมดำมวลมหาศาล:
- หลุมดำของดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ตาย สำหรับวัตถุมวลมหาศาลนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่เชื่อว่ามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการกำเนิดของทางช้างเผือก
- ด้วยแรงดึงดูดอันแรงกล้า ไม่มีสิ่งใดหนีรอดไปได้ แม้แต่แสง อย่างไรก็ตาม หากคุณอยู่ในระยะที่ปลอดภัย จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น
- พวกมันใหญ่มาก ด้วยดวงดาวที่มีมวลมากกว่าเราหลายสิบเท่า
- ไม่มีพื้นผิวแข็งหรือแข็ง ตัวอย่างเช่น ขอบฟ้าเหตุการณ์ไม่ใช่เอนทิตีที่สามารถพูดได้ว่าเริ่มต้นที่นี่และสิ้นสุดที่นั่น แต่เป็นขอบเขตที่มองไม่เห็น แต่เมื่อย้อนกลับไปไม่ได้
- หลุมดำเติบโตโดยการดักจับสสาร เช่น ก๊าซและฝุ่นจากดาวฤกษ์ใกล้เคียง และแม้กระทั่งโดยการรวมตัวกับหลุมดำอื่นๆ
- เนื่องจากผลควอนตัมที่ปล่อยออกมา เรียกว่ารังสีฮอว์กิง
- สำหรับความโอ่อ่าตระหง่านของพวกมัน หลุมดำนั้นเรียบง่าย และเรารู้เพียงมวล โมเมนตัมเชิงมุม และประจุของพวกมันเท่านั้น
- พวกเขามีภาวะเอกฐานที่ศูนย์กลางซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดของเรื่องทั้งหมด จุดสิ้นสุดของอวกาศและเวลาเป็นจุดที่หนาแน่น
- เชื่อกันว่ากาแล็กซีทุกแห่งมีหลุมดำอยู่ใจกลาง อย่างไรก็ตาม ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
- เมื่อหลุมดำ XNUMX หลุมรวมกัน พวกมันจะสร้างการรบกวนในกาล-อวกาศที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง มันอาจจะอยู่ที่ไหนสักแห่งระหว่างหลุมดำกับดาวนิวตรอน
- หลุมดำมวลมหาศาลสามารถสร้างไอพ่นของสสารมวลมหาศาลได้
- ความร้อน เช่น รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา และคลื่นวิทยุ ซึ่งเดินทางด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง พวกมันขยายออกไปหลายแสนปีแสงจากขั้วของหลุมดำ
- ไม่สามารถสังเกตหลุมดำได้อย่างชัดเจน แต่เนื่องจากพวกมันดูดซับสสารจากวัตถุใกล้เคียง เช่น ละอองดาว ดวงดาว และกาแล็กซี พวกมันจึงมองเห็นได้เมื่อจานมวลสารก่อตัวขึ้นรอบๆ พวกมัน
หลุมดำมวลมหาศาลก่อตัวอย่างไร
เพื่อให้ได้แนวคิดเล็กน้อยเกี่ยวกับการก่อตัวของหลุมดำ เราสามารถจินตนาการได้ว่าเราบีบอัดวัตถุอย่างแรงเพื่อเพิ่มความหนาแน่น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและนิวเคลียร์ วัสดุจะเริ่มต้านทาน
สำหรับเราแล้ว การอัดมันเข้าไปในปริมาตรที่เล็กและหนาแน่นมากเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำนั้นต้องใช้แรงมหาศาล หรือการระเบิด เช่น ซูเปอร์โนวา ซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงดวงหนึ่งตายลง ปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากในการระเบิด และยุบตัวกลายเป็นหลุมดำ
ประเภทของหลุมดำที่มีการศึกษามากที่สุด ได้แก่ หลุมดำมวลดาวฤกษ์และหลุมดำมวลมหาศาล หลุมดำของดาวฤกษ์เป็นเศษซากที่เย็นจัดของดาวมวลมาก (มวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 10 ถึง 15 เท่า) ซึ่งได้เข้าสู่ช่วงสุดท้ายของชีวิตแล้ว หลุมดำเหล่านี้กระจายอยู่ทั่วกาแลคซีและจักรวาลของเรา
ดาวหลายดวงในระยะสุดท้ายกลายเป็นดาวแคระขาวหรือดาวนิวตรอนในที่สุด อย่างไรก็ตาม ดาวฤกษ์เหล่านี้อาจไม่เสถียรมากจนก่อให้เกิดการระเบิดที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา ในระยะนี้ ดาวฤกษ์ไม่มีแรงมากพอที่จะต้านทานแรงดึงดูด ดังนั้น ดาวฤกษ์จึงเริ่มหดตัวลงจนเกิดเป็นหลุมดำ
นี่คือระบบดาวคู่ที่ตั้งอยู่ถัดจากดาวมวลมากถัดจากหลุมดำของดาวฤกษ์ ซึ่งมันดึงพลังงานออกมา ทั้งสองเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่โดยที่ ดาวฤกษ์ดวงแรกกลายเป็นหลุมดำหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา. ส่วนที่สองถูกดูดซับ วัสดุของมันจะก่อตัวเป็นจานสะสม และปล่อยคลื่นวิทยุหรือรังสีเอกซ์ออกมา
หลุมดำมวลมหาศาลเป็นสัตว์ประหลาดที่มีอยู่จริงที่ศูนย์กลางของกาแลคซีหลายแห่ง รวมถึงทางช้างเผือกของเราด้วย พวกมันมีมวลเป็นล้านหรือพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์และแผ่ขยายไปไกลถึงระบบสุริยะ
หลุมดำมวลมหาศาลมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของดาราจักร มีการสังเกตว่ากาแลคซีส่วนใหญ่ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) มีหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลาง ต้นกำเนิดของหลุมดำมวลมหาศาลเป็นพื้นที่วิจัยที่มีศักยภาพมากในปัจจุบัน ยังมีอีกมากที่จะค้นพบ
โครงสร้างและส่วนประกอบของหลุมดำมวลมหาศาล
หลุมดำประกอบด้วยโครงสร้างดังต่อไปนี้:
- เอกพจน์: มันเป็นจุดศูนย์กลางของหลุมดำที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ ที่ซึ่งสสารสิ้นสุดลง โดยที่กฎของฟิสิกส์ไม่สมเหตุสมผลอีกต่อไป และที่ซึ่งเวลาและอวกาศหยุดลง
- ขอบฟ้าเหตุการณ์: มันคือจุดที่ไม่มีวันหวนกลับ เอกพจน์รอบๆ หลุมดำ และมีขนาดเท่ากับรัศมีชวาร์สชิลด์ ความเร็วหลุดพ้นในที่นี้เท่ากับความเร็วแสง ดังนั้น สสาร (อนุภาคและการแผ่รังสี) ที่ข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์จะไม่สามารถหลบหนีได้ แม้แต่แสง นี่เป็นการเดินทางเที่ยวเดียว
- ดิสก์สะสม: มันก่อตัวขึ้นรอบๆ หลุมดำขณะที่มันจับสสารจากวัตถุใกล้เคียง เช่น ดาวฤกษ์ ดิสก์ที่ทำจากก๊าซร้อนยวดยิ่งและฝุ่นยังหมุนด้วยความเร็วสูง ก่อให้เกิดรังสี เช่น รังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุ หลุมดำจะได้รับอาหารจากดิสก์ของสสารนี้
- เออร์โกสเฟียร์: เป็นบริเวณรอบๆ หลุมดำหมุน ซึ่งอยู่ห่างจากขอบฟ้าเหตุการณ์ ที่นี่พื้นที่และเวลาถูกดูดเข้าไปในกระแสน้ำวนที่ล้อมรอบหลุมดำ วัตถุสามารถเข้าและออกจากเออร์โกสเฟียร์ได้ (หากรองรับแรงน้ำขึ้นน้ำลง)
- เจ็ตสัมพัทธภาพ: เป็นสสารขนาดใหญ่ที่ร้อนมากซึ่งเดินทางด้วยความเร็วใกล้เคียงกับแสง โดยส่วนใหญ่เป็นรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุ ซึ่งสร้างไอพ่นที่อยู่ใกล้เคียงที่ขั้วของหลุมดำขณะที่มันดูดกลืนวัสดุของวัตถุ
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหลุมดำขนาดใหญ่และลักษณะของหลุมดำขนาดใหญ่ได้