เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2019 ได้มีการเผยแพร่ข่าวใหญ่ไปทั่วโลกจากการที่กล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซัน (Event Horizon Telescope) สามารถเก็บภาพหลุมดำมวลยิ่งยวดได้ด้วยความละเอียดสูงซึ่งนับว่าเป็นภาพของหลุมดำภาพแรกที่มนุษยชาติสามารถถ่ายได้ และยังเป็นการพิสูจน์ที่สำคัญอีกด้วยว่าหลุมดำนั้น “มีจริง” หลังจากที่เป็นปริศนาท้าทายนักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์มาอย่างยาวนาน

ภาพจำลองหลุมดำ
แหล่งที่มา https://pixabay.com/, 12019

หลุมดำ คืออะไร?

          ในทางทฤษฎี หลุมดำ คือ คำนิยามของปริมาตรของพื้นที่ซึ่งแรงโน้มถ่วงสูงเป็นอย่างมากจนเพียงพอที่จะป้องกันการหลบหนีแม้กระทั่งอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดอย่างแสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นได้ ซึ่งหลุมดำนั้นไม่ได้มีลักษณะเป็น “หลุม” แต่อย่างใด เพราะอันที่จริงจะมีลักษณะคล้ายกันกับดาวฤกษ์ด้วยซ้ำไป ซึ่งผู้ที่ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำนั้นก็คือนักวิทยาศาสตร์ชื่อก้องโลกที่เราทุกคนต้องรู้จักเป็นอย่างดี เขาก็คือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) และทฤษฎีที่กล่าวถึงการทำนายการมีอยู่ของหลุมดำก็คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General relativity) แต่สิ่งที่น่าสนใจก็คือตัวเขาเองไม่เคยเชื่อด้วยซ้ำว่าหลุมดำนั้นจะมีอยู่จริงเพราะว่าคุณสมบัติสุดแสนประหลาดและน่าอัศจรรย์จนเกินที่จะยอมรับได้ของมัน แต่ด้วยความพยายามของมนุษย์ ความเฉลียวฉลาดจากการสั่งสมประสบการณ์ก็ได้ช่วยพิสูจน์แล้วว่า สิ่งที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้มีอยู่จริง

หลุมดำไม่ได้มีแบบเดียว

          ถ้าคุณเคยเข้าใจว่าไม่เคยมีการแบ่งประเภทของหลุมดำคุณคงต้องเปลี่ยนความคิดกันสักหน่อย เพราะนักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งประเภทของหลุมดำออกเป็น 2 ประเภท

1. Stellar black hole หรือ หลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์ หลุมดำจำพวกนี้ถูกตรวจจับได้มาก่อนหน้านี้แล้ว โดยการใช้วิธีตรวจจับด้วยการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ที่แก๊สร้อนจัดไหลวนลงสู่หลุมดำเปล่งออกมา ซึ่งการที่จะเกิดหลุมดำประเภทนี้ได้ ดาวฤกษ์ต้นกำเนิดจะต้องมีมวลมากพอ ที่ทำให้มวลที่เหลือจากปฏิกิริยาฟิวชันมีมากตาม (ปฏิกิริยาฟิวชันเป็นปฏิกิริยาที่ทำให้ดาวฤกษ์เกิดความชรา กล่าวคือ เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้ดาวฤกษ์ปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งถึงจุดที่ไม่มีมวลที่ทำให้เกิดพลังงานเพียงพออีกต่อไป ในตอนนั้นปฏิกิริยาฟิวชันจะหยุดลง มวลที่เหลือของดาวฤกษ์จะบีบอัดด้วยแรงโน้มถ่วงที่มากจนถึงขั้นรุนแรงและเกิดเป็นหลุมดำประเภทนี้)

2. Supermassive black hole หรือ หลุมดำมวลยิ่งยวด ซึ่งเป็นหลุมดำที่จับภาพได้เมื่อวันที่ 10 เมษายน 2019 โดยในทางทฤษฎีแล้วเป็นเรื่องที่ยากมากถึงมากที่สุดที่เราจะสามารถจับภาพหลุมดำประเภทนี้ได้ เพราะหลุมดำประเภทนี้มักจะอยู่ไกลจากโลกเป็นอย่างมาก ห่างในระดับหลายสิบล้านปีแสงเลยทีเดียว และหลุมดำเหล่านี้ก็มักจะอยู่ใจกลางกาแล็กซีและถูกห้อมล้อมไปด้วยดาวฤกษ์มากมาย ที่นับว่าเป็นอุปสรรคอย่างยิ่งในการที่จะถ่ายภาพเพื่อศึกษา (อารมณ์เดียวกันกับตอนที่เราแอบถ่ายภาพนักแสดงที่ชอบ แต่ได้รูปบอดี้การ์ดของเขามาแทน) แต่ด้วยพลังแห่งความสามัคคีของมวลมนุษยชาติ ที่เมื่อช่วยเหลือแบ่งปันข้อมูลและทำงานประสานกันอย่างมืออาชีพ ในที่สุดเราก็มีภาพถ่ายความละเอียดสูงของหลุมดำมวลยิ่งยวดที่อยู่ในกาแล็กซี M87 ซึ่งเป็นกาแล็กซีทรงรีขนาดใหญ่ ห่างจากโลกเราออกไปราว ๆ 55 ล้านปีแสง ไปทางกลุ่มดาวหญิงสาว และมีมวลมากกว่า 6,500 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์  (ซึ่งเป็นระยะที่ไกลมาก ๆ ) โดยภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อีเวนต์ฮอไรซันก็มีความคมชัดจนสามารถแยกภาพได้ในระดับ 20 ไมโครอาร์กเซก 

แหล่งที่มา

อาจวรงค์ จันทมาศ. (2562, 12  เมษายน).  ภาพแรกหลุมดำมวลยิ่งยวด บทพิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และจุดเริ่มต้นของการค้นพบไม่สิ้นสุด สืบค้นเมื่อ 5 มิถุนายน 2562, จาก https://thestandard.co/first-ever-black-hole-image/

sciencealert.  What Are Black Holes?.  Retrieved June 5, 2019, from https://www.sciencealert.com/black-holes