หลุมดำ. หลุมดำ - วัตถุลึกลับที่สุดในจักรวาลหลุมดำ

เพื่อให้หลุมดำก่อตัวขึ้น จำเป็นต้องบีบอัดวัตถุให้มีความหนาแน่นวิกฤติเพื่อให้รัศมีของวัตถุที่ถูกบีบอัดเท่ากับรัศมีความโน้มถ่วง ค่าของความหนาแน่นวิกฤตินี้จะแปรผกผันกับกำลังสองของมวลของหลุมดำ

สำหรับหลุมดำมวลดาวฤกษ์ทั่วไป ( ม=10มดวงอาทิตย์) รัศมีความโน้มถ่วงคือ 30 กม. และความหนาแน่นวิกฤติคือ 2 10 14 g/cm 3 นั่นคือ สองร้อยล้านตันต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร- ความหนาแน่นนี้สูงมากเมื่อเทียบกับความหนาแน่นเฉลี่ยของโลก (5.5 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) ซึ่งเท่ากับความหนาแน่นของสารในนิวเคลียสของอะตอม

สำหรับหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซี ( ม=10 10 มดวงอาทิตย์) รัศมีความโน้มถ่วงคือ 3·10 15 ซม. = 200 AU ซึ่งเป็นระยะทางห้าเท่าของระยะห่างจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพลูโต (1 หน่วยดาราศาสตร์ - ระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์ - เท่ากับ 150 ล้านกิโลเมตร หรือ 1.5·10 13 ซม.) ความหนาแน่นวิกฤติในกรณีนี้คือ 0.2·10 –3 กรัม/ซม. 3 ซึ่งน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศหลายเท่า เท่ากับ 1.3·10 –3 กรัม/ซม. 3 (!)

เพื่อแผ่นดิน ( ม=3·10 –6 มดวงอาทิตย์) มีรัศมีความโน้มถ่วงอยู่ใกล้ 9 มม. และความหนาแน่นวิกฤตที่สอดคล้องกันนั้นสูงอย่างมาก: ρ cr = 2·10 27 g/cm 3 ซึ่งมีขนาด 13 ลำดับความสำคัญสูงกว่าความหนาแน่นของนิวเคลียสของอะตอม

หากเราใช้การกดทรงกลมในจินตนาการและบีบอัดโลก โดยคงมวลของมันไว้ เมื่อเราลดรัศมีของโลก (6370 กม.) ลงสี่เท่า ความเร็วหลบหนีที่สองของมันจะเพิ่มขึ้นสองเท่าและเท่ากับ 22.4 กม./วินาที หากเราบีบอัดโลกจนมีรัศมีประมาณ 9 มม. ความเร็วจักรวาลที่สองจะมีค่าเท่ากับความเร็วแสง ค= 300000 กม./วินาที

นอกจากนี้ไม่จำเป็นต้องมีการกด - โลกที่ถูกบีบอัดจนขนาดนี้จะบีบอัดตัวเองแล้ว ในที่สุดหลุมดำจะก่อตัวแทนที่โลก โดยมีรัศมีของขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งจะอยู่ใกล้ 9 มม. (หากเราละเลยการหมุนของหลุมดำที่เกิดขึ้น) แน่นอนว่าในสภาวะจริง ไม่มีแรงกดใดที่มีพลังมหาศาล - แรงโน้มถ่วง "ได้ผล" นี่คือสาเหตุที่หลุมดำสามารถก่อตัวได้ก็ต่อเมื่อภายในของดาวมวลมากยุบตัวลง ซึ่งแรงโน้มถ่วงมีมากพอที่จะอัดสสารให้มีความหนาแน่นวิกฤต

วิวัฒนาการของดวงดาว

หลุมดำก่อตัวขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการของดาวมวลมาก ในส่วนลึกของดาวธรรมดา ปฏิกิริยาแสนสาหัสเกิดขึ้น พลังงานจำนวนมหาศาลถูกปล่อยออกมาและรักษาอุณหภูมิสูงไว้ (หลายสิบหรือร้อยล้านองศา) แรงโน้มถ่วงมีแนวโน้มที่จะบีบอัดดาวฤกษ์ และแรงกดดันของก๊าซร้อนและการแผ่รังสีจะต้านทานแรงอัดนี้ ดังนั้นดาวฤกษ์จึงอยู่ในสภาวะสมดุลอุทกสถิต

นอกจากนี้ ดาวฤกษ์สามารถดำรงอยู่ในสมดุลทางความร้อนได้ เมื่อพลังงานที่ปล่อยออกมาเนื่องจากปฏิกิริยาแสนสาหัสที่ใจกลางของดาวฤกษ์นั้นเท่ากับพลังงานที่ดาวฤกษ์ปล่อยออกมาจากพื้นผิวทุกประการ เมื่อดาวหดตัวและขยายตัว สมดุลทางความร้อนจะหยุดชะงัก หากดาวฤกษ์หยุดนิ่ง ความสมดุลของมันจะถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ว่าพลังงานศักย์เชิงลบของดาว (พลังงานของการอัดแรงโน้มถ่วง) ในค่าสัมบูรณ์จะเป็นสองเท่าของพลังงานความร้อนเสมอ ด้วยเหตุนี้ ดาวฤกษ์จึงมีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง นั่นคือความจุความร้อนติดลบ วัตถุธรรมดามีความจุความร้อนเป็นบวก: เหล็กร้อนชิ้นหนึ่งซึ่งเย็นลงนั่นคือการสูญเสียพลังงานทำให้อุณหภูมิลดลง สำหรับดาวฤกษ์ สิ่งที่ตรงกันข้ามก็คือ: ยิ่งสูญเสียพลังงานในรูปของการแผ่รังสีมาก อุณหภูมิที่ใจกลางดาวฤกษ์ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

คุณลักษณะที่แปลกประหลาดเมื่อมองแวบแรกนี้มีคำอธิบายง่ายๆ คือ ดาวฤกษ์ที่แผ่รังสีจะหดตัวอย่างช้าๆ ในระหว่างการบีบอัด พลังงานศักย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของชั้นดาวฤกษ์ที่ตกลงมา และภายในดาวฤกษ์จะร้อนขึ้น นอกจากนี้ พลังงานความร้อนซึ่งดาวฤกษ์ได้มาจากการบีบอัด มีค่าเป็น 2 เท่าของพลังงานที่สูญเสียไปในรูปของรังสี ส่งผลให้อุณหภูมิภายในดาวฤกษ์เพิ่มขึ้น และเกิดการหลอมนิวเคลียร์แสนสาหัสอย่างต่อเนื่อง องค์ประกอบทางเคมี- ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในดวงอาทิตย์ปัจจุบันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 15 ล้านองศา เมื่อในอีก 4 พันล้านปีที่ใจกลางดวงอาทิตย์ ไฮโดรเจนทั้งหมดกลายเป็นฮีเลียม การสังเคราะห์อะตอมคาร์บอนจากอะตอมฮีเลียมเพิ่มเติมจะต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่ามาก ประมาณ 100 ล้านองศา ( ค่าไฟฟ้ามีนิวเคลียสของฮีเลียมมากกว่านิวเคลียสของไฮโดรเจนถึงสองเท่า และการจะนำนิวเคลียสของฮีเลียมเข้าใกล้ในระยะ 10–13 ซม. ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่ามาก) มันเป็นอุณหภูมิที่แน่นอนที่จะมั่นใจได้เนื่องจากความจุความร้อนติดลบของดวงอาทิตย์ตามเวลาที่ปฏิกิริยาแสนสาหัสของการเปลี่ยนฮีเลียมเป็นคาร์บอนถูกจุดชนวนในส่วนลึก

ดาวแคระขาว

หากมวลของดาวฤกษ์มีขนาดเล็ก มวลของแกนกลางที่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของเทอร์โมนิวเคลียร์จะน้อยกว่า 1.4 มดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยาฟิวชั่นแสนสาหัสขององค์ประกอบทางเคมีอาจยุติลงเนื่องจากสิ่งที่เรียกว่าความเสื่อมของก๊าซอิเล็กตรอนในแกนกลางของดาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งความดันของก๊าซเสื่อมนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่น แต่ไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เนื่องจากพลังงานของการเคลื่อนที่ควอนตัมของอิเล็กตรอนนั้นมากกว่าพลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของพวกมันมาก

แรงดันสูงของก๊าซอิเล็กตรอนเสื่อมจะต่อต้านแรงอัดจากแรงโน้มถ่วงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากความดันไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การสูญเสียพลังงานของดาวฤกษ์ในรูปของการแผ่รังสีจึงไม่ทำให้เกิดการบีบอัดแกนกลางของมัน ดังนั้นพลังงานความโน้มถ่วงจึงไม่ถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนเพิ่มเติม ดังนั้นอุณหภูมิในแกนเสื่อมที่กำลังพัฒนาจึงไม่เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของปฏิกิริยาลูกโซ่แสนสาหัส

เปลือกไฮโดรเจนชั้นนอกไม่ได้รับผลกระทบจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ แยกตัวออกจากแกนกลางของดาวฤกษ์และก่อตัวเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ เรืองแสงในแนวการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน ฮีเลียม และองค์ประกอบอื่นๆ แกนกลางอัดแน่นและค่อนข้างร้อนของดาวฤกษ์มวลน้อยที่พัฒนาแล้วคือดาวแคระขาว ซึ่งเป็นวัตถุที่มีรัศมีเรียงตามรัศมีของโลก (~10.4 กม.) ซึ่งมีมวลน้อยกว่า 1.4 มดวงอาทิตย์และมีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณหนึ่งตันต่อลูกบาศก์เซนติเมตร มีการสังเกตดาวแคระขาวเป็นจำนวนมาก จำนวนทั้งหมดในกาแล็กซี่ถึง 10 10 นั่นคือประมาณ 10% ของมวลรวมของสสารที่สังเกตได้ของกาแล็กซี

การเผาไหม้ด้วยความร้อนนิวเคลียร์ในดาวแคระขาวที่เสื่อมโทรมอาจไม่เสถียรและนำไปสู่ การระเบิดของนิวเคลียร์ค่อนข้างใหญ่ ดาวแคระขาวโดยมีมวลใกล้เคียงกับขีดจำกัดที่เรียกว่าจันทรเศขาร (1.4 มดวงอาทิตย์). การระเบิดดังกล่าวดูเหมือนซูเปอร์โนวาประเภท 1 ซึ่งไม่มีเส้นไฮโดรเจนในสเปกตรัม มีเพียงเส้นของฮีเลียม คาร์บอน ออกซิเจน และธาตุหนักอื่นๆ

ดาวนิวตรอน

หากแกนกลางของดาวฤกษ์เสื่อมลง เมื่อมวลเข้าใกล้ขีดจำกัด 1.4 มดวงอาทิตย์ ความเสื่อมตามปกติของก๊าซอิเล็กตรอนในนิวเคลียสจะถูกแทนที่ด้วยสิ่งที่เรียกว่าความเสื่อมเชิงสัมพัทธภาพ

การเคลื่อนที่ควอนตัมของอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพจะเร็วมากจนความเร็วของพวกมันเข้าใกล้ความเร็วแสง ในกรณีนี้ ความยืดหยุ่นของก๊าซลดลง ความสามารถในการต้านแรงโน้มถ่วงลดลง และดาวฤกษ์ประสบกับการยุบตัวของแรงโน้มถ่วง ในระหว่างการล่มสลาย โปรตอนจับอิเล็กตรอน และเกิดนิวตรอนของสาร สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของแกนกลางที่เสื่อมโทรมขนาดใหญ่ ดาวนิวตรอน.

ถ้ามวลเริ่มต้นของแกนกลางดาวฤกษ์เกิน 1.4 มดวงอาทิตย์ จึงทำให้แกนกลางมีอุณหภูมิสูง และการเสื่อมของอิเล็กตรอนจะไม่เกิดขึ้นตลอดวิวัฒนาการ ในกรณีนี้ ความจุความร้อนเชิงลบทำงานได้: เมื่อดาวสูญเสียพลังงานในรูปของการแผ่รังสี อุณหภูมิในส่วนลึกของมันจะเพิ่มขึ้น และเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แสนสาหัสของปฏิกิริยาแสนสาหัสที่เปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ฮีเลียมเป็นคาร์บอน คาร์บอนเป็นออกซิเจน และ ไปจนถึงธาตุหมู่เหล็ก ปฏิกิริยา ฟิวชั่นแสนสาหัสนิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่าเหล็กไม่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยอีกต่อไป แต่เป็นการดูดซับพลังงาน ดังนั้น หากมวลของแกนกลางดาวฤกษ์ซึ่งประกอบด้วยธาตุหมู่เหล็กเป็นส่วนใหญ่ เกินขีดจำกัดจันทรเศขารที่ 1.4 มดวงอาทิตย์ แต่น้อยกว่าขีดจำกัดที่เรียกว่าออพเพนไฮเมอร์–วอลคอฟ ~3 มดวงอาทิตย์ เมื่อสิ้นสุดวิวัฒนาการนิวเคลียร์ของดาวฤกษ์ การล่มสลายของแกนกลางด้วยแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เปลือกไฮโดรเจนด้านนอกของดาวหลุดออกไป ซึ่งสังเกตได้ว่าเป็นการระเบิดของซูเปอร์โนวาประเภท II ในสเปกตรัมของ ซึ่งสังเกตเห็นเส้นไฮโดรเจนอันทรงพลัง

การพังทลายของแกนเหล็กทำให้เกิดดาวนิวตรอน

เมื่อแกนกลางมวลมากของดาวฤกษ์ซึ่งถึงขั้นวิวัฒนาการตอนปลายถูกบีบอัด อุณหภูมิจะสูงขึ้นจนมีค่ามหาศาลถึงหนึ่งพันล้านองศา เมื่อนิวเคลียสของอะตอมเริ่มแตกออกเป็นนิวตรอนและโปรตอน โปรตอนดูดซับอิเล็กตรอนและกลายเป็นนิวตรอนและปล่อยนิวตริโนออกมา นิวตรอนตามหลักการของเปาลีกลควอนตัมที่มีแรงอัดสูงจะเริ่มผลักกันอย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อมวลของแกนกลางที่ยุบตัวน้อยกว่า 3 มดวงอาทิตย์ ความเร็วนิวตรอนจะน้อยกว่าความเร็วแสงอย่างมาก และความยืดหยุ่นของสสารเนื่องจากการผลักกันของนิวตรอนอย่างมีประสิทธิผล สามารถปรับสมดุลของแรงโน้มถ่วง และนำไปสู่การก่อตัวของดาวนิวตรอนที่เสถียร

ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของดาวนิวตรอนถูกทำนายครั้งแรกในปี พ.ศ. 2475 โดยนักฟิสิกส์ชาวโซเวียตผู้มีชื่อเสียง Landau ทันทีหลังจากการค้นพบนิวตรอนในการทดลองในห้องปฏิบัติการ รัศมีของดาวนิวตรอนอยู่ใกล้กับ 10 กม. ความหนาแน่นเฉลี่ยหลายร้อยล้านตันต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

เมื่อมวลของแกนดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัวมีค่ามากกว่า 3 มดวงอาทิตย์ ตามแนวคิดที่มีอยู่ ดาวนิวตรอนที่เกิดขึ้นซึ่งเย็นลงและยุบตัวลงเป็นหลุมดำ การล่มสลายของดาวนิวตรอนในหลุมดำมีสาเหตุมาจากการตกแบบย้อนกลับของเปลือกดาวบางส่วน ซึ่งถูกปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา

โดยทั่วไปแล้วดาวนิวตรอนจะหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วเพราะดาวปกติที่ให้กำเนิดดาวฤกษ์นั้นอาจมีโมเมนตัมเชิงมุมที่มีนัยสำคัญ เมื่อแกนกลางของดาวฤกษ์ยุบตัวเป็นดาวนิวตรอน ขนาดคุณลักษณะของดาวฤกษ์จะลดลง ร= 10 5 –10 6 กม. ถึง ร➤ 10 กม. เมื่อขนาดของดาวฤกษ์ลดลง โมเมนต์ความเฉื่อยของดาวฤกษ์จะลดลง เพื่อรักษาโมเมนตัมเชิงมุม ความเร็วของการหมุนตามแนวแกนจะต้องเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น หากดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองด้วยคาบเวลาประมาณหนึ่งเดือน ถูกบีบอัดให้มีขนาดเท่าดาวนิวตรอน คาบการหมุนรอบตัวเองจะลดลงเหลือ 10 –3 วินาที

ดาวนิวตรอนเดี่ยวที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงปรากฏเป็นพัลซาร์วิทยุซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นวิทยุเป็นระยะอย่างเคร่งครัดซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพลังงานของการหมุนอย่างรวดเร็วของดาวนิวตรอนถูกแปลงเป็นการปล่อยคลื่นวิทยุโดยตรง ในระบบดาวคู่ การสะสมดาวนิวตรอนจะแสดงปรากฏการณ์ของพัลซาร์รังสีเอกซ์และระเบิดรังสีเอกซ์ประเภท 1

ไม่มีใครสามารถคาดหวังการแผ่รังสีเป็นช่วงๆ อย่างเคร่งครัดจากหลุมดำได้ เนื่องจากหลุมดำไม่มีพื้นผิวที่สังเกตได้และ สนามแม่เหล็ก- ดังที่นักฟิสิกส์มักพูดกันว่าหลุมดำไม่มี "เส้นผม" - สนามทั้งหมดและความไม่สอดคล้องกันทั้งหมดใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์จะถูกปล่อยออกมาเมื่อหลุมดำก่อตัวขึ้นจากการยุบสสารในรูปของกระแสคลื่นความโน้มถ่วง ผลที่ได้คือหลุมดำที่เกิดขึ้นจะมีคุณลักษณะเพียงสามประการเท่านั้น ได้แก่ มวล โมเมนตัมเชิงมุม และประจุไฟฟ้า คุณสมบัติส่วนบุคคลทั้งหมดของสสารที่ยุบตัวจะถูกลืมไปในระหว่างการก่อตัวของหลุมดำ ตัวอย่างเช่น หลุมดำที่เกิดจากเหล็กและจากน้ำมีสิ่งอื่นที่เท่าเทียมกันและมีลักษณะเหมือนกัน

ตามที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ทำนายไว้ ดาวฤกษ์ที่มีมวลแกนกลางเหล็กเมื่อสิ้นสุดวิวัฒนาการเกิน 3 เอ็ม ซันสัมผัสประสบการณ์การบีบอัดไม่จำกัด (การล่มสลายเชิงสัมพันธ์) ด้วยการก่อตัวของหลุมดำ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แรงโน้มถ่วงที่มีแนวโน้มที่จะบีบอัดดาวฤกษ์นั้นถูกกำหนดโดยความหนาแน่นของพลังงาน และที่ความหนาแน่นมหาศาลของสสารที่เกิดขึ้นระหว่างการบีบอัดแกนกลางดาวมวลมากเช่นนั้น ซึ่งเป็นส่วนสำคัญต่อความหนาแน่นของพลังงาน ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยพลังงานที่เหลือของอนุภาคอีกต่อไป แต่เกิดจากพลังงานของการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ปรากฎว่าในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ความดันของสสารที่มีความหนาแน่นสูงมากดูเหมือนจะ "มีน้ำหนัก" ในตัวมันเอง ยิ่งความดันมากขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานก็จะยิ่งมากขึ้น และด้วยเหตุนี้ พลังงานมากขึ้นแรงโน้มถ่วงที่มีแนวโน้มที่จะบีบอัดสสาร นอกจากนี้ ภายใต้สนามโน้มถ่วงที่รุนแรง ผลกระทบของความโค้งของกาล-อวกาศมีความสำคัญขั้นพื้นฐาน ซึ่งยังก่อให้เกิดการบีบอัดแกนกลางของดาวอย่างไม่จำกัดและการเปลี่ยนสภาพเป็นหลุมดำ (รูปที่ 3)

โดยสรุป เราสังเกตว่าหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นในยุคของเรา (เช่น หลุมดำในระบบ Cygnus X-1) พูดอย่างเคร่งครัดไม่ใช่หลุมดำร้อยเปอร์เซ็นต์ เนื่องจากเนื่องจากการขยายเวลาเชิงสัมพัทธภาพสำหรับผู้สังเกตการณ์ระยะไกล ขอบเขตเหตุการณ์ของพวกเขายังไม่เกิดขึ้น พื้นผิวของดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัวดังกล่าวปรากฏต่อผู้สังเกตการณ์บนโลกในฐานะที่เป็นน้ำแข็ง และเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ของพวกมันอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

เพื่อให้หลุมดำจากวัตถุที่กำลังยุบตัวก่อตัวอย่างสมบูรณ์ เราต้องรอตลอดไป ครั้งใหญ่การดำรงอยู่ของจักรวาลของเรา อย่างไรก็ตาม ควรเน้นย้ำว่าในช่วงวินาทีแรกของการล่มสลายเชิงสัมพัทธภาพ พื้นผิวของดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัวสำหรับผู้สังเกตการณ์จากโลกเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์อย่างมาก และกระบวนการทั้งหมดบนพื้นผิวนี้ก็ช้าลงอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

ทุกคนที่คุ้นเคยกับดาราศาสตร์ไม่ช้าก็เร็วจะประสบกับความอยากรู้อยากเห็นอย่างมากเกี่ยวกับวัตถุลึกลับที่สุดในจักรวาล - หลุมดำ เหล่านี้คือเจ้าแห่งความมืดที่แท้จริง สามารถ "กลืน" อะตอมใดๆ ก็ตามที่ผ่านเข้ามาใกล้ และไม่ยอมให้แม้แต่แสงเล็ดลอดออกไปได้ - แรงดึงดูดของพวกมันมีพลังมาก วัตถุเหล่านี้เป็นความท้าทายอย่างแท้จริงสำหรับนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ แบบแรกยังไม่เข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นกับสสารที่ตกลงไปในหลุมดำ และแบบหลัง แม้ว่าพวกเขาจะอธิบายปรากฏการณ์ที่ใช้พลังงานมากที่สุดในอวกาศเนื่องจากการมีอยู่ของหลุมดำ แต่ก็ไม่เคยมีโอกาสสังเกตเลยแม้แต่น้อย โดยตรง. เราจะบอกคุณเกี่ยวกับสิ่งที่น่าสนใจที่สุดเหล่านี้ วัตถุท้องฟ้าเราจะค้นหาสิ่งที่ถูกค้นพบแล้วและสิ่งที่เหลืออยู่ที่จะถูกค้นพบเพื่อเปิดม่านแห่งความลับ

หลุมดำคืออะไร?

ชื่อ "หลุมดำ" (ในภาษาอังกฤษ - หลุมดำ) ถูกเสนอในปี 1967 โดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอเมริกัน John Archibald Wheeler (ดูรูปด้านซ้าย) มันทำหน้าที่ในการกำหนด เทห์ฟากฟ้าซึ่งมีแรงดึงดูดที่รุนแรงมากจนแม้แต่แสงก็ไม่ละทิ้งตัวเอง จึงเป็น “สีดำ” เพราะไม่เปล่งแสง

การสังเกตทางอ้อม

นี่คือเหตุผลของความลึกลับดังกล่าว เนื่องจากหลุมดำไม่เรืองแสง เราจึงไม่สามารถมองเห็นพวกมันได้โดยตรง และถูกบังคับให้มองหาและศึกษาพวกมันโดยใช้เพียงหลักฐานทางอ้อมที่แสดงว่าพวกมันดำรงอยู่ออกไปในอวกาศโดยรอบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากหลุมดำกลืนดาวฤกษ์ เราจะไม่สามารถมองเห็นหลุมดำได้ แต่เราสามารถสังเกตผลการทำลายล้างของสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังของมันได้

สัญชาตญาณของลาปลาซ

แม้ว่าสำนวน "หลุมดำ" เพื่อแสดงถึงขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่พังทลายลงมาเองภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงนั้นค่อนข้างเร็ว แต่ความคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของวัตถุดังกล่าวก็เกิดขึ้นมากกว่าสอง ศตวรรษที่ผ่านมา ชาวอังกฤษ John Michell และชาวฝรั่งเศส Pierre-Simon de Laplace ตั้งสมมติฐานการมีอยู่ของ "ดวงดาวที่มองไม่เห็น" อย่างอิสระ ในเวลาเดียวกัน พวกมันก็อยู่ตามกฎของพลวัตและกฎตามปกติ แรงโน้มถ่วงสากลนิวตัน. ปัจจุบันหลุมดำได้รับคำอธิบายที่ถูกต้องตาม ทฤษฎีทั่วไปทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

ในงานของเขา "Exposition of the World System" (1796) ลาปลาซเขียนว่า: " ไบร์ทสตาร์ความหนาแน่นเดียวกันกับโลกซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ถึง 250 เท่า ต้องขอบคุณแรงดึงดูดโน้มถ่วงของมันที่จะป้องกันไม่ให้รังสีแสงมาถึงเรา ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่วัตถุท้องฟ้าที่ใหญ่ที่สุดและสว่างที่สุดจะไม่ปรากฏให้เห็นด้วยเหตุผลนี้”

แรงโน้มถ่วงที่อยู่ยงคงกระพัน

แนวคิดของลาปลาซมีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องความเร็วหลุดพ้น (ความเร็วจักรวาลที่สอง) หลุมดำเป็นวัตถุหนาแน่นมากจนแรงโน้มถ่วงสามารถกักเก็บแสงได้ ซึ่งทำให้เกิดความเร็วสูงสุดในธรรมชาติ (เกือบ 300,000 กม./วินาที) ในทางปฏิบัติ การหลบหนีออกจากหลุมดำต้องใช้ความเร็วมากกว่าความเร็วแสง แต่นี่เป็นไปไม่ได้!

ซึ่งหมายความว่าดาวฤกษ์ประเภทนี้จะมองไม่เห็น เนื่องจากแม้แต่แสงก็ไม่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของมันได้ ไอน์สไตน์อธิบายข้อเท็จจริงนี้ผ่านปรากฏการณ์การหักเหของแสงภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วง ในความเป็นจริง ใกล้หลุมดำ เวลาและอวกาศโค้งมากจนวิถีของรังสีแสงปิดทับตัวเองด้วย เพื่อเปลี่ยนดวงอาทิตย์ให้เป็นหลุมดำ เราจะต้องรวมมวลของมันทั้งหมดไว้ในลูกบอลที่มีรัศมี 3 กม. และโลกจะต้องกลายเป็นลูกบอลที่มีรัศมี 9 มม.!

ประเภทของหลุมดำ

เมื่อประมาณสิบปีที่แล้ว การสำรวจชี้ให้เห็นว่ามีการมีอยู่ของหลุมดำสองประเภท ได้แก่ ดาวฤกษ์ ซึ่งมีมวลเทียบได้กับมวลของดวงอาทิตย์หรือเกินกว่านั้นเล็กน้อย และมวลยวดยิ่ง ซึ่งมีมวลตั้งแต่หลายแสนถึงหลายล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ . อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้ ภาพเอ็กซ์เรย์และสเปกตรัม ความละเอียดสูง, ได้รับจาก ดาวเทียมประดิษฐ์เช่น "จันทรา" และ "XMM-นิวตัน" ได้นำหลุมดำประเภทที่สามมาสู่แถวหน้า โดยมีมวลเฉลี่ยมากกว่ามวลดวงอาทิตย์หลายพันเท่า

หลุมดำดาวฤกษ์

หลุมดำดาวฤกษ์เป็นที่รู้จักเร็วกว่าหลุมอื่น พวกมันก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์มวลขนาดใหญ่ ณ จุดสิ้นสุดเส้นทางวิวัฒนาการของมัน หมดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำรองและพังทลายลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของมันเอง การระเบิดที่ทำให้ดาวฤกษ์สั่นสะเทือน (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การระเบิดของซุปเปอร์โนวา") มีผลกระทบร้ายแรง: หากแกนกลางของดาวฤกษ์มีมวลมากกว่า 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ไม่มีแรงนิวเคลียร์ใดสามารถต้านทานการล่มสลายของแรงโน้มถ่วงที่จะส่งผลให้เกิดการสร้างดาวฤกษ์ได้ ของหลุมดำ

หลุมดำมวลมหาศาล

หลุมดำมวลยวดยิ่งซึ่งพบครั้งแรกในนิวเคลียสของกาแลคซีกัมมันต์บางแห่งมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน มีสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับการกำเนิดของพวกมัน ได้แก่ หลุมดำที่เป็นตัวเอกซึ่งกลืนกินดวงดาวทุกดวงที่อยู่รอบๆ เป็นเวลาหลายล้านปี กระจุกหลุมดำรวมตัวกัน เมฆก๊าซขนาดมหึมายุบตัวลงสู่หลุมดำโดยตรง หลุมดำเหล่านี้เป็นหนึ่งในวัตถุที่มีพลังมากที่สุดในอวกาศ พวกมันตั้งอยู่ที่ใจกลางของกาแลคซีหลายแห่งหรือทั้งหมด กาแล็กซีของเราก็มีหลุมดำเช่นนี้เช่นกัน บางครั้ง เนื่องจากการมีอยู่ของหลุมดำ แกนกลางของกาแลคซีเหล่านี้จึงสว่างมาก กาแลคซีที่มีหลุมดำอยู่ตรงกลาง ล้อมรอบด้วยสสารที่ตกลงมาจำนวนมากและสามารถผลิตพลังงานจำนวนมหาศาลได้ เรียกว่า "แอคทีฟ" และแกนกลางของพวกมันเรียกว่า "นิวเคลียสของกาแลคซีแอคทีฟ" (AGN) เช่น ควาซาร์ (ที่อยู่ห่างไกลจากเรามากที่สุด) วัตถุอวกาศซึ่งสามารถสังเกตได้ของเรา) เป็นกาแลคซีกัมมันต์ที่เราเห็นเพียงแกนกลางที่สว่างมากเท่านั้น

ขนาดกลางและขนาดเล็ก

ความลึกลับอีกประการหนึ่งยังคงเป็นหลุมดำมวลปานกลาง ซึ่งตามการวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ อาจอยู่ที่ศูนย์กลางของกระจุกดาวทรงกลมบางดวง เช่น M13 และ NCC 6388 นักดาราศาสตร์หลายคนสงสัยเกี่ยวกับวัตถุเหล่านี้ แต่บางคนก็สงสัยเช่นกัน การวิจัยล่าสุดบ่งชี้ว่ามีหลุมดำขนาดกลางอยู่ใกล้ใจกลางกาแล็กซีของเราด้วยซ้ำ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Stephen Hawking ยังตั้งสมมติฐานทางทฤษฎีเกี่ยวกับการมีอยู่ของหลุมดำประเภทที่สี่ซึ่งเป็น "หลุมเล็ก" ที่มีมวลเพียงพันล้านตัน (ซึ่งประมาณเท่ากับมวลของภูเขาขนาดใหญ่) มันเป็นเรื่องของเกี่ยวกับวัตถุปฐมภูมิ กล่าวคือ วัตถุที่ปรากฏในช่วงแรกของชีวิตในจักรวาลซึ่งเป็นช่วงที่ความกดดันยังสูงมาก อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการค้นพบร่องรอยการดำรงอยู่ของพวกมันแม้แต่น้อย

วิธีการหาหลุมดำ

เมื่อไม่กี่ปีก่อน มีแสงส่องมาที่หลุมดำ ด้วยการปรับปรุงเครื่องมือและเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง (ทั้งภาคพื้นดินและอวกาศ) วัตถุเหล่านี้จึงมีความลึกลับน้อยลงเรื่อยๆ แม่นยำยิ่งขึ้น พื้นที่รอบตัวพวกเขาเริ่มลึกลับน้อยลง ที่จริงแล้ว เนื่องจากหลุมดำนั้นมองไม่เห็น เราจึงสามารถจดจำมันได้ก็ต่อเมื่อมันถูกล้อมรอบเท่านั้น ปริมาณที่เพียงพอสสาร (ดาวและก๊าซร้อน) ที่โคจรรอบมันในระยะใกล้

การดูระบบไบนารี

หลุมดำดาวฤกษ์บางหลุมถูกค้นพบโดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์รอบดาวฤกษ์ข้างเคียงที่มองไม่เห็นในระบบดาวคู่ ระบบดาวคู่แบบปิด (ประกอบด้วยดาวสองดวงที่อยู่ใกล้กันมาก) โดยมีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งมองไม่เห็น เป็นวัตถุยอดนิยมในการสังเกตการณ์สำหรับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่กำลังค้นหาหลุมดำ

ข้อบ่งชี้ของการมีอยู่ของหลุมดำ (หรือดาวนิวตรอน) คือการแผ่รังสีเอกซ์ที่รุนแรงซึ่งเกิดจากกลไกที่ซับซ้อนซึ่งสามารถอธิบายแผนผังได้ดังต่อไปนี้ ด้วยแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของมัน หลุมดำจึงสามารถฉีกสสารออกจากดาวคู่ของมันได้ ก๊าซนี้จะกระจายออกเป็นจานแบนและหมุนวนลงไปในหลุมดำ แรงเสียดทานที่เกิดจากการชนกันระหว่างอนุภาคของก๊าซที่ตกลงมาทำให้ชั้นในของดิสก์ร้อนขึ้นหลายล้านองศา ซึ่งทำให้เกิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง

การสังเกตด้วยรังสีเอกซ์

การสังเกตรังสีเอกซ์ของวัตถุในดาราจักรของเราและดาราจักรข้างเคียงซึ่งดำเนินการมานานหลายทศวรรษ ทำให้สามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดไบนารี่ขนาดกะทัดรัดได้ ประมาณสิบสองแห่งเป็นระบบที่ประกอบด้วยผู้สมัครหลุมดำ ปัญหาหลักคือการกำหนดมวลของเทห์ฟากฟ้าที่มองไม่เห็น ค่าของมวล (แม้ว่าจะไม่แม่นยำมากนัก) สามารถพบได้โดยการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุข้างเคียง หรือที่ยากกว่ามากคือการวัดความเข้ม การฉายรังสีเอกซ์สารตก ความเข้มนี้สัมพันธ์กันโดยสมการกับมวลของร่างกายที่สารนี้ตกลงไป

รางวัลโนเบล

สิ่งที่คล้ายกันอาจกล่าวได้สำหรับหลุมดำมวลมหาศาลที่สังเกตการณ์ในแกนกลางของกาแลคซีหลายแห่ง ซึ่งประเมินมวลโดยการวัดความเร็ววงโคจรของก๊าซที่ตกลงไปในหลุมดำ ในกรณีนี้ เกิดจากสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังของวัตถุที่มีขนาดใหญ่มาก ความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเมฆก๊าซที่โคจรรอบใจกลางกาแลคซีถูกตรวจพบโดยการสังเกตในช่วงคลื่นวิทยุ เช่นเดียวกับในรังสีเชิงแสง การสังเกตในช่วงรังสีเอกซ์สามารถยืนยันการปล่อยพลังงานที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากสสารที่ตกลงไปในหลุมดำ การวิจัยด้านรังสีเอกซ์เริ่มต้นในต้นทศวรรษ 1960 โดย Riccardo Giacconi ชาวอิตาลี ซึ่งทำงานในสหรัฐอเมริกา มอบให้แก่เขาในปี พ.ศ. 2545 รางวัลโนเบลยกย่อง "ผลงานบุกเบิกด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่นำไปสู่การค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ในอวกาศ"

Cygnus X-1: ผู้เข้าแข่งขันคนแรก

กาแล็กซีของเราไม่ได้รับการยกเว้นจากการมีอยู่ของวัตถุหลุมดำที่อาจเป็นไปได้ โชคดีที่ไม่มีวัตถุเหล่านี้อยู่ใกล้เรามากพอที่จะก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อการดำรงอยู่ของโลกหรือ ระบบสุริยะ- แม้จะมีการระบุแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ขนาดกะทัดรัดจำนวนมาก (และแหล่งเหล่านี้มีแนวโน้มว่าจะเกิดหลุมดำมากที่สุด) เราก็ไม่มั่นใจว่าแหล่งเหล่านั้นจะมีหลุมดำอยู่จริงๆ แหล่งเดียวเท่านั้นที่ไม่มีแหล่งข้อมูลเหล่านี้ เวอร์ชันทางเลือกเป็นระบบดาวคู่ใกล้ Cygnus X-1 ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่สว่างที่สุดในกลุ่มดาวหงส์

ดาวมวลมาก

ระบบนี้มีคาบการโคจร 5.6 วัน ประกอบด้วยดาวฤกษ์สีน้ำเงินสว่างขนาดใหญ่ดวงหนึ่ง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เท่าของดวงอาทิตย์ และมีมวลมากกว่าประมาณ 30 เท่า) มองเห็นได้ง่ายแม้ในกล้องโทรทรรศน์ของคุณ และ ดาวดวงที่สองที่มองไม่เห็น ซึ่งมีมวลประมาณหลายเท่าของมวลดวงอาทิตย์ (มากถึง 10 เท่า) ซึ่งอยู่ห่างออกไป 6,500 ปีแสง ดาวดวงที่สองจะมองเห็นได้ชัดเจนหากเป็นดาวธรรมดา การมองไม่เห็นของมัน การแผ่รังสีเอกซ์อันทรงพลังที่เกิดจากระบบ และการประมาณมวลทำให้นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่านี่คือการค้นพบหลุมดำดาวฤกษ์ครั้งแรกที่ได้รับการยืนยัน

ข้อสงสัย

อย่างไรก็ตาม ยังมีคนขี้สงสัยอยู่เช่นกัน หนึ่งในนั้นคือหนึ่งในนักวิจัยที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับหลุมดำ สตีเฟน ฮอว์คิง นักฟิสิกส์ เขายังเดิมพันกับ Keel Thorne เพื่อนร่วมงานชาวอเมริกันของเขา ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนอย่างกระตือรือร้นในการจำแนกวัตถุ Cygnus X-1 ให้เป็นหลุมดำ

การถกเถียงเรื่องตัวตนของวัตถุ Cygnus X-1 ไม่ใช่ทางออกเดียวของ Hawking อุทิศเวลามาเก้าปีแล้ว การวิจัยเชิงทฤษฎีเขาเริ่มเชื่อมั่นในความคิดที่ผิดพลาดเกี่ยวกับวัตถุลึกลับเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Hawking สันนิษฐานว่าสสารนั้นหายไปตลอดกาล และเมื่อข้อมูลทั้งหมดหายไป เขามั่นใจมากจนได้เดิมพันหัวข้อนี้กับ John Preskill เพื่อนร่วมงานชาวอเมริกันของเขาในปี 1997

การยอมรับความผิดพลาด

เมื่อวันที่ 21 กรกฎาคม พ.ศ. 2547 ในสุนทรพจน์ของเขาที่สภาคองเกรสเรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพในดับลิน ฮอว์คิงยอมรับว่าเพรสสกิลพูดถูก หลุมดำไม่ได้นำไปสู่การสูญพันธุ์ของสสารโดยสิ้นเชิง ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังมี "ความทรงจำ" บางอย่างอีกด้วย พวกเขาอาจมีร่องรอยของสิ่งที่พวกเขาบริโภคไป ดังนั้นการ "ระเหย" (นั่นคือ การปล่อยรังสีอย่างช้าๆ เนื่องจาก ผลควอนตัม) พวกเขาสามารถส่งคืนข้อมูลนี้ให้กับจักรวาลของเรา

หลุมดำในกาแล็กซี

นักดาราศาสตร์ยังคงมีข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับการมีอยู่ของหลุมดำดาวฤกษ์ (เช่นเดียวกับที่อยู่ในระบบดาวคู่ Cygnus X-1) ในดาราจักรของเรา แต่มีข้อสงสัยน้อยกว่ามากเกี่ยวกับหลุมดำมวลมหาศาล

อยู่ตรงกลาง

กาแล็กซีของเรามีหลุมดำมวลมหาศาลอย่างน้อยหนึ่งหลุม แหล่งกำเนิดที่เรียกว่าราศีธนู A* มีการระบุตำแหน่งอย่างแม่นยำที่ใจกลางระนาบของทางช้างเผือก ชื่อของมันอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันเป็นแหล่งวิทยุที่ทรงพลังที่สุดในกลุ่มดาวราศีธนู ในทิศทางนี้เองที่ทั้งศูนย์กลางทางเรขาคณิตและทางกายภาพของระบบกาแลคซีของเราตั้งอยู่ หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุประมาณ 26,000 ปีแสงมีมวลประมาณ 4 ล้านมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งบรรจุอยู่ในอวกาศซึ่งมีปริมาตรเทียบได้กับปริมาตรของระบบสุริยะ มันเกิดขึ้นใกล้กับเรา (หลุมดำมวลมหาศาลนี้อยู่ใกล้โลกมากที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย) ปีที่ผ่านมาวัตถุดังกล่าวได้รับการศึกษาเชิงลึกเป็นพิเศษโดยใช้หอดูดาวอวกาศจันทรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งปรากฎว่ามันเป็นแหล่งรังสีเอกซ์ที่ทรงพลังด้วย (แต่ไม่ทรงพลังเท่ากับแหล่งกำเนิดในนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์) ราศีธนู A* อาจเป็นเศษซากที่เหลืออยู่ของแกนกลางที่ใช้งานอยู่ในกาแล็กซีของเราเมื่อหลายล้านหรือพันล้านปีก่อน

หลุมดำที่สอง?

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์บางคนเชื่อว่ามีความประหลาดใจอีกอย่างหนึ่งในกาแล็กซีของเรา เรากำลังพูดถึงหลุมดำแห่งที่สองที่มีมวลเฉลี่ย ซึ่งยึดกระจุกดาวอายุน้อยไว้ด้วยกันและป้องกันไม่ให้พวกมันตกลงไปในหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแล็กซี เป็นไปได้ยังไงที่ระยะห่างไม่ถึงหนึ่ง ปีแสงเป็นไปได้ไหมที่กระจุกดาวอายุเพียง 10 ล้านปี ซึ่งนับว่าอายุน้อยมากตามมาตรฐานทางดาราศาสตร์? นักวิจัยกล่าวว่ากระจุกดาวไม่ได้เกิดที่นั่น (สภาพแวดล้อมรอบๆ หลุมดำใจกลางนั้นไม่เป็นมิตรต่อการก่อตัวของดาวฤกษ์มากเกินไป) แต่ถูก "ดึง" ที่นั่นเนื่องจากมีหลุมดำแห่งที่สองอยู่ภายใน ซึ่ง มีมวลเฉลี่ย

ในวงโคจร

ดาวฤกษ์แต่ละดวงในกระจุกดาวที่ถูกดึงดูดโดยหลุมดำมวลมหาศาลเริ่มเคลื่อนตัวเข้าหาใจกลางกาแลคซี อย่างไรก็ตาม แทนที่จะกระจัดกระจายไปในอวกาศ พวกมันยังคงรวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วงของหลุมดำที่สองซึ่งอยู่ใจกลางกระจุกดาว มวลของหลุมดำนี้สามารถประมาณได้โดยอาศัยความสามารถในการยึดกระจุกดาวทั้งดวงด้วยสายจูง หลุมดำขนาดกลางดูเหมือนจะใช้เวลาประมาณ 100 ปีในการโคจรรอบหลุมดำใจกลาง ซึ่งหมายความว่าการสังเกตในระยะยาวหลายปีจะทำให้เรา "มองเห็น" ได้

ทุกคนรู้ดีว่ามีดวงดาว ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย และดาวหางอยู่ในอวกาศที่สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่าหรือผ่านกล้องโทรทรรศน์ เป็นที่รู้กันว่ามีวัตถุอวกาศพิเศษ - หลุมดำ

ดาวฤกษ์สามารถกลายเป็นหลุมดำได้ในช่วงสุดท้ายของชีวิต ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงนี้ ดาวฤกษ์หดตัวแรงมากโดยที่มวลของมันยังคงอยู่ ดาวกลายเป็นลูกบอลลูกเล็กแต่หนักมาก หากเราสมมติว่าโลกของเราจะกลายเป็นหลุมดำ เส้นผ่านศูนย์กลางของมันในสถานะนี้จะอยู่ที่เพียง 9 มิลลิเมตร แต่โลกจะไม่สามารถกลายเป็นหลุมดำได้เนื่องจากปฏิกิริยาที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเกิดขึ้นในแกนกลางของดาวเคราะห์ไม่เหมือนกับในดวงดาว

การอัดและการบดอัดที่รุนแรงของดาวฤกษ์เกิดขึ้นเนื่องจากภายใต้อิทธิพลของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ใจกลางดาวฤกษ์ แรงดึงดูดของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมากและเริ่มดึงดูดพื้นผิวของดาวฤกษ์มายังใจกลางดาวฤกษ์ ความเร็วที่ดาวฤกษ์หดตัวค่อยๆ เพิ่มขึ้น และในที่สุดก็เริ่มเกินความเร็วแสง เมื่อดาวฤกษ์เข้าสู่สถานะนี้ ดาวฤกษ์จะหยุดส่องแสงเพราะอนุภาคของแสง - ควอนตัม - ไม่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ ดาวฤกษ์ในสถานะนี้หยุดเปล่งแสง แต่ยังคงอยู่ "ภายใน" รัศมีความโน้มถ่วง - ขอบเขตที่วัตถุทั้งหมดถูกดึงดูดเข้าสู่พื้นผิวของดาว นักดาราศาสตร์เรียกขอบเขตนี้ว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ และนอกขอบเขตนี้ยังมีแรงโน้มถ่วง หลุมดำลดลง เนื่องจากอนุภาคแสงไม่สามารถเอาชนะขอบเขตแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ได้ จึงสามารถตรวจจับหลุมดำได้โดยใช้เครื่องมือเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากยานอวกาศหรือวัตถุอื่น เช่น ดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อย เริ่มเปลี่ยนวิถีโคจรโดยไม่ทราบสาเหตุ หมายความว่า มันน่าจะมาอยู่ภายใต้อิทธิพล แรงโน้มถ่วงหลุมดำ. วัตถุอวกาศที่ถูกควบคุมในสถานการณ์เช่นนี้จะต้องเปิดเครื่องยนต์ทั้งหมดอย่างเร่งด่วนและออกจากโซนแรงโน้มถ่วงที่เป็นอันตราย และหากมีกำลังไม่เพียงพอ ก็จะถูกหลุมดำกลืนเข้าไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

หากดวงอาทิตย์สามารถกลายเป็นหลุมดำได้ ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะก็จะอยู่ในรัศมีความโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ และมันจะดึงดูดและดูดซับพวกมัน โชคดีสำหรับเราที่สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นเพราะ... มีเพียงดาวมวลมากที่มีขนาดใหญ่มากเท่านั้นที่สามารถกลายเป็นหลุมดำได้ พระอาทิตย์ยังน้อยเกินไปสำหรับสิ่งนี้ ในระหว่างวิวัฒนาการ ดวงอาทิตย์มีแนวโน้มจะกลายเป็นดาวแคระดำที่สูญพันธุ์ไปแล้ว หลุมดำอื่นๆ ที่มีอยู่ในอวกาศในขณะนี้ สำหรับโลกและภาคพื้นดินของเรา ยานอวกาศไม่อันตราย - พวกมันอยู่ไกลจากเราเกินไป

ในซีรีส์ยอดนิยม "The Big Bang Theory" ที่คุณสามารถรับชมได้ คุณจะไม่ได้เรียนรู้ความลับของการสร้างจักรวาลหรือสาเหตุของการเกิดขึ้นของหลุมดำในอวกาศ ตัวละครหลักมีความหลงใหลในวิทยาศาสตร์และทำงานในภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย พวกเขาพบว่าตัวเองอยู่ในสถานการณ์ไร้สาระต่างๆ อยู่ตลอดเวลา ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าดู

หลุมดำลึกลับและเข้าใจยาก กฎแห่งฟิสิกส์ยืนยันความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของพวกมันในจักรวาล แต่คำถามมากมายยังคงอยู่ การสังเกตจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าหลุมมีอยู่จริงในจักรวาลและมีวัตถุเหล่านี้มากกว่าหนึ่งล้านชิ้น

หลุมดำคืออะไร?

ย้อนกลับไปในปี 1915 เมื่อแก้สมการของไอน์สไตน์ ก็ทำนายปรากฏการณ์เช่น "หลุมดำ" ได้ อย่างไรก็ตาม ชุมชนวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจสิ่งเหล่านี้ในปี พ.ศ. 2510 เท่านั้น ต่อมาจึงถูกเรียกว่า "ดาวถล่ม" หรือ "ดาวเยือกแข็ง"

ทุกวันนี้ หลุมดำเป็นขอบเขตของเวลาและพื้นที่ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงมากจนแม้แต่รังสีแสงก็ไม่สามารถหลบหนีออกไปได้

หลุมดำก่อตัวได้อย่างไร?

มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับการปรากฏตัวของหลุมดำ ซึ่งแบ่งออกเป็นเรื่องสมมุติและความเป็นจริง ทฤษฎีความเป็นจริงที่ง่ายที่สุดและแพร่หลายที่สุดคือทฤษฎีการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมากเพียงพอก่อน "ความตาย" จะมีขนาดเพิ่มขึ้นและไม่เสถียรโดยใช้เชื้อเพลิงสุดท้ายจนหมด ในเวลาเดียวกัน มวลของดาวฤกษ์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่ขนาดของมันจะลดลงเมื่อสิ่งที่เรียกว่าความหนาแน่นเกิดขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่ออัดแน่น แกนที่หนักจะ “ตกลง” เข้าไปในตัวมันเอง ในขณะเดียวกัน การบดอัดทำให้อุณหภูมิภายในดาวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และชั้นนอกของเทห์ฟากฟ้าก็ฉีกขาด ซึ่งเป็นที่มาของดาวดวงใหม่ ในเวลาเดียวกัน ที่ใจกลางดาวฤกษ์ แกนกลางตกลงไปอยู่ใน “ศูนย์กลาง” ของมันเอง อันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงโน้มถ่วง ศูนย์กลางจึงพังทลายลงจนถึงจุดหนึ่ง นั่นคือ แรงโน้มถ่วงนั้นรุนแรงมากจนดูดซับแกนกลางที่ถูกอัดแน่น นี่คือวิธีที่หลุมดำถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเริ่มบิดเบือนอวกาศและเวลา แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีออกไปได้

ที่ใจกลางกาแลคซีทั้งหมดมีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์:

“มวลใดๆ ก็ตามจะบิดเบือนอวกาศและเวลา”

ทีนี้ลองจินตนาการดูว่าหลุมดำบิดเบือนเวลาและพื้นที่ได้มากเพียงใด เนื่องจากมีมวลมหาศาลและในเวลาเดียวกันก็ถูกบีบให้เป็นปริมาตรที่เล็กมาก ความสามารถนี้ทำให้เกิดสิ่งแปลกประหลาดดังต่อไปนี้:

“หลุมดำมีความสามารถในการหยุดเวลาและบีบอัดพื้นที่ได้จริง เนื่องจากการบิดเบือนที่รุนแรงนี้ หลุมต่างๆ จึงมองไม่เห็นสำหรับเรา”

หากมองไม่เห็นหลุมดำ เราจะรู้ได้อย่างไรว่ามีหลุมดำอยู่?

ใช่ แม้ว่าหลุมดำจะมองไม่เห็น แต่ก็ควรจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเนื่องจากมีสสารที่ตกลงไปในนั้น เช่นเดียวกับก๊าซดาวฤกษ์ซึ่งถูกดึงดูดโดยหลุมดำ เมื่อเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ อุณหภูมิของก๊าซจะเริ่มสูงขึ้นจนถึงค่าที่สูงเป็นพิเศษซึ่งนำไปสู่การเรืองแสง นี่คือสาเหตุที่หลุมดำเรืองแสง ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จึงอธิบายการมีอยู่ของวัตถุที่มีปริมาตรน้อย แต่มีมวลมหาศาล แม้ว่าจะอ่อนแอและเรืองแสงได้ ใน ช่วงเวลานี้จากการสังเกตการณ์ พบวัตถุประมาณ 1,000 ชิ้นซึ่งมีพฤติกรรมคล้ายกับหลุมดำ

หลุมดำและกาแล็กซี

หลุมดำส่งผลต่อกาแลคซีได้อย่างไร? คำถามนี้รบกวนนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก มีสมมติฐานว่าหลุมดำที่อยู่ใจกลางกาแลคซีมีอิทธิพลต่อรูปร่างและวิวัฒนาการของมัน และเมื่อกาแลคซีสองแห่งชนกัน หลุมดำก็รวมกัน และในระหว่างกระบวนการนี้ก็เป็นเช่นนั้น เป็นจำนวนมากพลังงานและสสารที่ก่อตัวดาวดวงใหม่

ประเภทของหลุมดำ

• ตามทฤษฎีที่มีอยู่ หลุมดำมีสามประเภท: ดาวฤกษ์ มวลมหาศาล และขนาดจิ๋ว และแต่ละอันก็ถูกสร้างขึ้นในลักษณะพิเศษ
• - หลุมดำที่มีมวลดาวฤกษ์ ขยายตัวจนมีขนาดมหึมาและยุบตัวลง
  - หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลเทียบเท่ากับดวงอาทิตย์หลายล้านดวง มีแนวโน้มที่จะมีอยู่ที่ใจกลางกาแลคซีเกือบทั้งหมด รวมทั้งของเราด้วย ทางช้างเผือก- นักวิทยาศาสตร์ยังคงมีสมมติฐานที่แตกต่างกันเกี่ยวกับการก่อตัวของหลุมดำมวลมหาศาล จนถึงขณะนี้ มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้นที่ทราบ - หลุมดำมวลมหาศาลเป็นผลพลอยได้จากการก่อตัวของกาแลคซี หลุมดำมวลมหาศาล - พวกมันแตกต่างจากหลุมดำทั่วไปตรงที่พวกมันมีขนาดที่ใหญ่มาก แต่มีความหนาแน่นต่ำอย่างขัดแย้งกัน
• - ยังไม่มีใครสามารถตรวจจับหลุมดำขนาดเล็กที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ได้ เป็นไปได้ว่าหลุมขนาดเล็กอาจก่อตัวขึ้นในไม่ช้าหลังจากนั้น " บิ๊กแบง" ซึ่งเป็นการมีอยู่จริงครั้งแรกของจักรวาลของเรา (ประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน)
• - เมื่อไม่นานมานี้ มีการนำเสนอแนวคิดใหม่ที่เรียกว่า "หลุมดำขาว" นี่ยังคงเป็นหลุมดำสมมุติ ซึ่งอยู่ตรงข้ามกับหลุมดำ Stephen Hawking ศึกษาความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของหลุมขาวอย่างแข็งขัน
• - หลุมดำควอนตัม - พวกมันมีอยู่ในทางทฤษฎีเท่านั้นจนถึงตอนนี้ หลุมดำควอนตัมสามารถเกิดขึ้นได้เมื่ออนุภาคขนาดเล็กพิเศษชนกันอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์
• - หลุมดำปฐมภูมิก็เป็นทฤษฎีเช่นกัน พวกมันถูกสร้างขึ้นทันทีหลังจากกำเนิด

ในขณะนี้มีคำถามปลายเปิดจำนวนมากที่คนรุ่นต่อๆ ไปยังไม่ได้ตอบ ตัวอย่างเช่น สิ่งที่เรียกว่า "รูหนอน" มีอยู่จริง ซึ่งสามารถเดินทางผ่านอวกาศและเวลาได้ เกิดอะไรขึ้นภายในหลุมดำกันแน่ และปรากฏการณ์เหล่านี้ปฏิบัติตามกฎอะไร แล้วการหายตัวไปของข้อมูลในหลุมดำล่ะ?

หลุมดำเป็นวัตถุในจักรวาลเพียงชนิดเดียวที่สามารถดึงดูดแสงด้วยแรงโน้มถ่วงได้ พวกมันยังเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลอีกด้วย เราไม่น่าจะรู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ (เรียกว่า "จุดที่ไม่อาจหวนกลับ") ในเร็วๆ นี้ สถานที่เหล่านี้เป็นสถานที่ลึกลับที่สุดในโลกของเรา ซึ่งแม้จะค้นคว้ามาหลายทศวรรษ แต่ก็ยังไม่มีใครรู้มากนัก บทความนี้ประกอบด้วยข้อเท็จจริง 10 ประการที่เรียกได้ว่าน่าสนใจที่สุด

หลุมดำไม่ดูดสสารเข้าสู่ตัวเอง

หลายๆ คนจินตนาการว่าหลุมดำเป็นเหมือน “เครื่องดูดฝุ่นในอวกาศ” ที่ดูดกลืนพื้นที่โดยรอบ ในความเป็นจริง หลุมดำเป็นวัตถุอวกาศธรรมดาที่มีสนามโน้มถ่วงแรงมากเป็นพิเศษ

หากหลุมดำที่มีขนาดเท่ากันเกิดขึ้นแทนที่ดวงอาทิตย์ โลกจะไม่ถูกดึงเข้าไป มันจะหมุนรอบตัวเองในวงโคจรเดียวกันกับที่เป็นอยู่ทุกวันนี้ ดาวฤกษ์ที่อยู่ติดกับหลุมดำจะสูญเสียมวลบางส่วนไปในรูปของลมดาวฤกษ์ (สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างการมีอยู่ของดาวฤกษ์ใดๆ ก็ตาม) และหลุมดำจะดูดซับเฉพาะสสารนี้เท่านั้น

คาร์ล ชวาซชิลด์เป็นผู้ทำนายการมีอยู่ของหลุมดำ

คาร์ล ชวาซไชลด์เป็นคนแรกที่ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์เพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของ “จุดที่ไม่มีทางหวนกลับ” ไอน์สไตน์เองไม่ได้คิดถึงหลุมดำ แม้ว่าทฤษฎีของเขาจะทำนายการมีอยู่ของหลุมดำได้ก็ตาม

ชวาร์ซชิลด์เสนอข้อเสนอของเขาในปี 1915 ทันทีหลังจากที่ไอน์สไตน์ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา นั่นคือตอนที่คำว่า "รัศมีชวาร์ซไชลด์" เกิดขึ้น - นี่คือค่าที่แสดงว่าคุณจะต้องบีบอัดวัตถุมากเท่าใดจึงจะกลายเป็นหลุมดำ

ตามทฤษฎีแล้ว ทุกสิ่งสามารถกลายเป็นหลุมดำได้หากถูกบีบอัดเพียงพอ ยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมากเท่าไร สนามโน้มถ่วงก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น โลกจะกลายเป็นหลุมดำหากมีมวลของวัตถุขนาดเท่าถั่วลิสง

หลุมดำสามารถให้กำเนิดจักรวาลใหม่ได้

ความคิดที่ว่าหลุมดำสามารถให้กำเนิดจักรวาลใหม่นั้นดูไร้สาระ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเรายังไม่แน่ใจเกี่ยวกับการมีอยู่ของจักรวาลอื่น) อย่างไรก็ตามทฤษฎีดังกล่าวกำลังได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขันโดยนักวิทยาศาสตร์

ทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งเหล่านี้เวอร์ชันที่เรียบง่ายมากมีดังนี้ โลกของเรามีเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยอย่างยิ่งต่อการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตในนั้น หากค่าคงที่ทางกายภาพใดๆ เปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อย เราก็คงไม่อยู่ในโลกนี้ ความแปลกประหลาดของหลุมดำอยู่เหนือกฎปกติของฟิสิกส์ และ (อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี) สามารถก่อให้เกิดได้ จักรวาลใหม่ซึ่งจะแตกต่างจากของเรา

หลุมดำสามารถเปลี่ยนคุณ (และอย่างอื่น) ให้เป็นสปาเก็ตตี้ได้

หลุมดำยืดวัตถุที่อยู่ใกล้พวกมัน วัตถุเหล่านี้เริ่มมีลักษณะคล้ายสปาเก็ตตี้ (ยังมีคำพิเศษ - "สปาเก็ตตี้")

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากวิธีการทำงานของแรงโน้มถ่วง ในขณะนี้ ขาของคุณอยู่ใกล้กับจุดศูนย์กลางของโลกมากกว่าศีรษะ ดังนั้นจึงถูกดึงดูดอย่างแรงกว่า บนพื้นผิวของหลุมดำ ความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงเริ่มที่จะส่งผลเสียต่อคุณ ขาถูกดึงดูดเข้าสู่ใจกลางหลุมดำเร็วขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ครึ่งบนของร่างกายตามไม่ทัน ผลลัพธ์: สปาเก็ตตี้!

หลุมดำระเหยไปตามกาลเวลา

หลุมดำไม่เพียงแต่ดูดซับลมดาวฤกษ์เท่านั้น แต่ยังระเหยออกไปอีกด้วย ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2517 และเรียกว่ารังสีฮอว์กิง (ตามชื่อสตีเฟน ฮอว์คิง ผู้ค้นพบ)

เมื่อเวลาผ่านไป หลุมดำสามารถปล่อยมวลทั้งหมดออกสู่อวกาศโดยรอบพร้อมกับการแผ่รังสีและหายไป

หลุมดำชะลอเวลาที่อยู่ใกล้พวกมัน

เมื่อคุณเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ เวลาจะช้าลง เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น เราต้องดู "ความขัดแย้งคู่" ซึ่งเป็นการทดลองทางความคิดที่มักใช้เพื่อแสดงหลักการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

พี่น้องฝาแฝดคนหนึ่งยังคงอยู่บนโลก และคนที่สองก็บินไปหา การเดินทางในอวกาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง ฝาแฝดที่กลับมายังโลกพบว่าน้องชายของเขามีอายุมากกว่าเพราะในขณะที่เดินทางด้วยความเร็วใกล้แสง เวลากำลังทำงานอยู่ช้าลง

เมื่อคุณเข้าใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ คุณจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจนเวลาจะช้าลงสำหรับคุณ

หลุมดำเป็นระบบพลังงานที่ทันสมัยที่สุด

หลุมดำสร้างพลังงานได้ดีกว่าดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ นี่เป็นเพราะเรื่องที่โคจรรอบตัวพวกเขา ข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ ความเร็วมหาศาลสสารในวงโคจรรอบหลุมดำจะร้อนจัด อุณหภูมิสูง- สิ่งนี้เรียกว่ารังสีวัตถุดำ

เพื่อเปรียบเทียบว่าเมื่อใด นิวเคลียร์ฟิวชั่นสสาร 0.7% ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน ใกล้หลุมดำ สสาร 10% กลายเป็นพลังงาน!

หลุมดำทำให้พื้นที่รอบๆ โค้งงอ

พื้นที่สามารถมองได้ว่าเป็นแผ่นยางยืดและมีเส้นวาดอยู่ หากคุณใส่วัตถุลงในบันทึก รูปร่างจะเปลี่ยน หลุมดำก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน มวลสุดขั้วของพวกมันดึงดูดทุกสิ่งรวมถึงแสงด้วย (รังสีซึ่งเพื่อการเปรียบเทียบต่อไปอาจเรียกได้ว่าเป็นเส้นบนจาน)

หลุมดำจำกัดจำนวนดวงดาวในจักรวาล

ดวงดาวเกิดขึ้นจากเมฆก๊าซ เพื่อเริ่มต้นการก่อตัวดาวฤกษ์ เมฆจะต้องเย็นลง

การแผ่รังสีจากวัตถุสีดำป้องกันไม่ให้เมฆก๊าซเย็นลงและป้องกันไม่ให้ดาวฤกษ์ปรากฏ

ตามทฤษฎีแล้ว วัตถุใดๆ ก็ตามสามารถกลายเป็นหลุมดำได้

ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างดวงอาทิตย์กับหลุมดำคือแรงโน้มถ่วง ที่ใจกลางหลุมดำ จะมีกำลังมากกว่าใจกลางดาวฤกษ์มาก หากดวงอาทิตย์ของเราถูกบีบอัดให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 กิโลเมตร ก็อาจเป็นหลุมดำได้

ตามทฤษฎีแล้ว ทุกสิ่งสามารถกลายเป็นหลุมดำได้ ในทางปฏิบัติ เรารู้ว่าหลุมดำเกิดขึ้นเนื่องจากการล่มสลายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 20-30 เท่าเท่านั้น