กระโดดลงไปสู่ หลุมดำ วิดีโอการจำลอง ภาพหลุมดำ ใหม่จาก นาซา พาคุณดำดิ่งลงไปสู่วัตถุที่แปลกประหลาดที่สุดในจักรวาล
ภาพหลุมดำ – สร้างคำถามให้กับมนุษยชาติตั้งแต่รู้จักกับ หลุมดำ ครั้งแรกเมื่อร้อยกว่าปีก่อนว่า “มันจะเป็นอย่างไรหากเรากระโดดลงไปสู่ หลุมดำ สู่จุดที่ไม่สามารถหวนกลับได้?”
“ผู้คนมักถามเกี่ยวกับเรื่องนี้ และการจำลองกระบวนการที่ยากต่อการจินตนาการเหล่านี้ ช่วยให้ผมเชื่อมโยงคณิตศาสตร์ของสัมพัทธภาพกับผลลัพธ์ที่แท้จริงที่เกิดขึ้นในจักรวาล” เจเรมี่ ชนิทท์แมน (Jeremy Schnittman) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด ของ นาซา (NASA) กล่าว
“ผมจึงจำลองสถานการณ์ที่แตกต่างกัน 2 สถานการณ์ ฉากหนึ่งคือกล้องซึ่งเป็นนักบินอวกาศผู้กล้าหาญที่เฉียดขอบฟ้าเหตุการณ์และถูกยิงกลับออกไป ขณะที่อีกฉากหนึ่งคือข้ามขอบเขตแล้วยอมรับกับชะตากรรม” เขาเสริม
ชมวิดีโอการตกลงไปสู่หลุมดำของนาซาได้ที่นี่
หรือชมวิดีโอจำลองการบินรอบๆ หลุมดำ ได้ที่นี่
ประวัติที่ยาวนานของหลุมดำ
เมื่อ 109 ปีก่อนในเดือนธันวาคมปี 1915 ยุโรปและโลกกำลังถูกปกคลุมด้วยเมฆดำของสงครามโลกครั้งที่ 1 ทหารปืนใหญ่ชาวเยอรมันอายุมากคนหนึ่งกำลังถูมือเพื่อให้ความอบอุ่นกับนิ้วที่พยายามเปิดอ่านจดหมายล่าสุดที่ดึงดูดความสนใจของเขา มันน่าสนใจจนเขาต้องเสี่ยงชีวิตเพื่อใช้แสงไฟฟ้าพยายามอ่านข้อความที่ยาวเหยียดด้วยความระมัดระวัง
เขาไม่รู้เลยว่างานที่ถูกพูดถึงในจดหมายฉบับบนี้จะกลายเป็นงานที่สำคัญที่สุดของมนุษยชาติ และกลายเป็นสิ่งที่บ่งบอกถึงความอัจฉริยะของชายผู้หนึ่งซึ่งก็คือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ และผู้ที่อ่านคือ คาร์ล ชวาซไชล์ด (Karl Schwarzschild) ผู้อำนวยการหอดูดาวฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในพอทสดัม และนักทฤษฏีกับนักคณิตศาสาตร์ที่ประสบความสำเร็จ แม้จะมีตำแหน่งทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ ทว่าเขาก็เข้าร่วมสงครามในอายุ 40 ปี
งานดังกล่าวพูดถึงสิ่งที่ไอน์สไตน์ได้ทุ่มเทมาอย่างยาวนานกว่า 10 ปี เพื่อขยายขอบเขตของทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษให้ครอบคลุมแรงโน้มถ่วงและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ไอน์สไตน์ได้วางรากฐานทางคณิตศาสตร์ของทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งยังคงถือว่าเป็นหนึ่งในทฤษฏีทางวิทยาศาสตร์ที่สวยงามและยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล
บทความถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ 25 พฤศจิกายน 1915 โดยมีเชื่อย่อว่า “The Field Equations of Gravitation” แม้จะดูเข้าใจยากสำหรับคนทั่วไป แต่สำหรับคนที่อ่านรู้เรื่อง มันเป็นบทความที่สรุปได้อย่างสวยงามว่า ‘กาลอวกาศ (space-time) บอกสสารว่าจะเคลื่อนที่อย่างไร สสารบอกว่ากาลอวกาศจะโค้งอย่างไร’
เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งตามสมการ E=mc2 มันจึงสามารถประพฤติตัวเหมือนสสารได้ ซึ่งทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงเพิ่มมากขึ้นในทางคณิตศาสตร์ดังนั้น มันจึงเป็นเบาะแสแรกที่กล่าวถึงวัตถุที่แปลกประหลาดที่สุดในจักรวาลบนกระดาษ
ชวาซไชล์ด ได้ทิ้งวิธีในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับกาลอวกาศที่ถูกบิดเบี้ยวโดยวัตถุทรงกลม เขากล่าวไว้ว่า ‘สำหรับดาวฤกษ์ที่มีขนาดกะทัดรัดและมีความหนาแน่นสูงแล้ว การหลบหนีจากสนามโน้มถ่วงของดาวฤกษ์จะยากขึ้นมาก ในที่สุด ก็มาถึงจุดที่ทุกอนุภาค แม้กระทั่งแสง จะถูกกักขังด้วยแรงโน้มถ่วง จุดที่ไม่มีทางหลบหนีนี้เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ เมื่อเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ เวลาจะช้าลงจนหยุดนิ่งโดยสมบูรณ์’
จากอดีตสู่ปัจจุบัน
นับตั้งแต่คำว่า ขอบฟ้าเหตุการณ์ ปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรก ในทุกวันนี้มนุษย์รู้จัก หลุมดำ มากขึ้น มันเป็นไปตามที่ ชวาซไชล์ด คิด มันทำให้แสงไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้ ซึ่งหมายความว่า อะไรก็ตามที่ผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ไป เราไม่สามารถรู้ได้ตลอดกาลว่าเกิดอะไรขึ้นกับสิ่งเหล่านั้นบ้าง?
ปรากฏการณ์ดังกล่าวสร้างคำถามให้กับคนที่สงสัยมาอย่างยาวนาน ตามทฤษฏีแล้ว มุมมองของคนที่ตกลงไปในหลุมดำจะถูกเก็บไว้กับหลุมดำ ขณะเดียวกันมุมมองของผู้ที่สังเกตการณ์อยู่นอกหลุมดำก็จะไม่มีทางบอกให้คนที่อยู่ในหลุมดำทราบ
ทว่าความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาจักรวาลได้เพิ่มเบาะแสมากมายให้กับนักดาราศาสตร์ ทำให้เราสามารถ่ายภาพหลุมดำมวลมหาศาล M87 และหลุมดำที่อยู่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา Sagittarius A* ภาพดังกล่าวทำให้ผู้เชี่ยวชาญเข้าใจสภาพแวดล้อมของแรงโน้มถ่วงที่อยู่รอบ ๆ หลุมดำ และให้มุมมองที่แปลกใหม่กับเรา
ชนิทท์แมน ร่วมกับ ไบรอัน พาวเวลล์ (Brian Powell) ได้นำข้อมูลของหลุมดำ Sagittarius A* มาสร้างใหม่เป็นหลุมดำที่มีมวลเทียบเท่ากับมวลของดวงอาทิตย์ 4.3 ล้านดวง ในซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ของ นาซา มันแสดงให้เห็นว่ากาลอวกาศจะบิดเบี้ยวอย่างไรเมื่อกล้องที่เป็นตัวแทนมนุษย์ตกลงไปในหลุมดำ
โดยผู้โชคร้ายจะถูกเหวี่ยงไปรอบหลุมดำเกือบ 2 รอบก่อนที่จะตกลงไปสู่ขอบฟ้าเหตุการณ์ และถูกยืดออกเป็นเหมือนสปาเก็ตตี้ในเวลาเพียง 12.8 วินาที
“ถ้าคุณมีทางเลือก คุณอาจอยากจะตกลงไปในหลุมดำมวลมหาศาล” ชนิทท์แมน กล่าว “หลุมดำมวลดาวฤกษ์ซึ่งมีมวลประมาณ 30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มีขอบเขตเหตุการณ์ที่เล็กกว่ามากและแรงขึ้นน้ำลงที่แรงกว่ามาก ซึ่งสามารถแยกวัตถุที่เข้าใกล้ออกจากกันก่อนที่มันจะไปถึงขอบฟ้า”
ในการจำลองครั้งที่สองที่กล้องจะเข้าใกล้หลุมดำแล้วถูกเหวี่ยงออกมา ซึ่งจะให้ประสบการณ์ที่แตกต่างออกไป หลุมดำจะเร่งกล้องให้เข้าใกล้ความเร็วแสงมากขึ้น ซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวจะทำให้เวลาของผู้โชคร้ายคนนั้น ‘ช้าลง’ ขณะที่เวลาของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นอกหลุมดำจะเดินไปตามปกติ หากคุณเป็นกล้องตัวนั้น คุณจะมีอายุน้อยกว่าคนที่สังเกตการณ์
“สถานการณ์นี้อาจรุนแรงยิ่งกว่านั้นอีก” ชนิทท์แมน อธิบาย “หากหลุมดำหมุนอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับที่แสดงในภาพยนต์ ‘Interstellar’ ในปี 2014 เธอ (กล้อง) จะกลับมาอายุน้อยกว่าเพื่อร่วมยานหลายปี”
การจำลองดังกล่าวทำให้เราสามารถสนุกและเพลิดเพลินไปกับความแปลกประหลาดของจักรวาล ซึ่งได้ให้มุมมองใหม่ ๆ ที่เราไม่อาจทำได้จริง อาจจะมีคนที่หวังอยากจะเข้าไปสำรวจในหลุมดำเพื่อดูว่าข้างในนั้นมีอะไรอยู่จริง ๆ กันแน่ แต่ทว่าเขาคนนั้นก็ไม่อาจกลับมาบอกเราได้ นี่จึงเป็นอีกวิธีหนึ่งที่จะช่วยเราตอบคำถามซึ่งมีมาอย่างยาวนาน เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของหลุมดำ
สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://www.astronomy.com/science/a-brief-history-of-black-holes/
https://www.sciencealert.com/nasas-stunning-new-simulation-sends-you-diving-into-a-black-hole
https://www.iflscience.com/jump-into-a-black-hole-with-nasas-incredible-new-visualization-74093
อ่านเพิ่มเติม นักดาราศาสตร์ได้เปิดเผยรูปหลุมดำเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์
