เสียงสะท้อนวิทยุของหลุมดำขึ้นอยู่กับอัตราการดูดกลืนของดาวฤกษ์ที่ฉีกขาด รังสีเอกซ์ครั้งสุดท้าย

ดร. Jane Lisin Dai และศาสตราจารย์ Enrico Ramirez-Ruiz จากสถาบัน Niels Bohr นำเสนอประเด็นสำคัญ รุ่นคอมพิวเตอร์- สามารถใช้ศึกษาเหตุการณ์การหยุดชะงักของกระแสน้ำ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่หายากแต่ทรงพลังอย่างยิ่งในใจกลางกาแลคซี

การหยุดชะงักของกระแสน้ำ

ที่ศูนย์กลางของแต่ละแห่ง กาแลคซีขนาดใหญ่ซ่อนหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายล้านล้านเท่า แต่ส่วนใหญ่สังเกตได้ยากเพราะไม่ปล่อยรังสี สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ รูปร่างที่แน่นอนวัสดุถูกดึงเข้าไปในสนามโน้มถ่วงที่มีกำลังมหาศาลของหลุมดำ ประมาณทุกๆ 10,000 ปีในดาราจักรหนึ่ง ดาวฤกษ์จะเข้ามาใกล้หลุมนั้นอย่างอันตราย และแรงโน้มถ่วงของดาราจักรจะฉีกวัตถุออกจากกัน เหตุการณ์นี้เรียกว่ากระแสน้ำโน้มถ่วง

ในกระบวนการนี้ หลุมดำจะเต็มไปด้วยเศษดาวฤกษ์ เวลาที่แน่นอน- เมื่อก๊าซดาวถูกใช้ไป จะปล่อยรังสีจำนวนมหาศาลออกมา ด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถศึกษาลักษณะของหลุมได้

โมเดลแบบครบวงจร

เวลาน้ำขึ้นจะมีบางหลุมโผล่ออกมา รังสีเอกซ์, และคนอื่น ๆ - แสงที่มองเห็นและยูวี สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจความหลากหลายนี้และรวบรวมปริศนาทั้งหมดเข้าด้วยกัน ในโมเดลใหม่ พวกเขาพยายามคำนึงถึงมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนโลกด้วย นักวิทยาศาสตร์ศึกษาจักรวาล แต่กาแล็กซีต่างๆ ถูกวางทิศทางแบบสุ่ม

โมเดลใหม่ผสมผสานองค์ประกอบจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สนามแม่เหล็กรังสีและก๊าซทำให้สามารถพิจารณาเหตุการณ์น้ำขึ้นน้ำลงได้ด้วย จุดที่แตกต่างกันวิสัยทัศน์และรวบรวมการกระทำทั้งหมดไว้ในโครงสร้างเดียว

ความร่วมมือและโอกาส

งานนี้เกิดขึ้นได้จากความร่วมมือระหว่างสถาบัน Niels Bohr และมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์ก็มีส่วนร่วมด้วย มีการใช้เครื่องมือคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ในการแก้ปัญหา ความก้าวหน้าดังกล่าวได้ให้มุมมองสำหรับขอบเขตการวิจัยที่เติบโตอย่างรวดเร็ว

ทุกคนรู้จักแนวคิดเรื่องหลุมดำ ตั้งแต่เด็กนักเรียนไปจนถึงผู้สูงอายุ มันถูกใช้ในวรรณกรรมวิทยาศาสตร์และนิยาย ในสื่อสีเหลืองและอื่นๆ การประชุมทางวิทยาศาสตร์- แต่ทุกคนไม่ทราบถึงหลุมดังกล่าวอย่างแน่นอน

จากประวัติศาสตร์หลุมดำ

พ.ศ. 2326สมมติฐานแรกของการดำรงอยู่ของปรากฏการณ์เช่น หลุมดำถูกหยิบยกขึ้นมาในปี พ.ศ. 2326 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ จอห์น มิเชลล์ ตามทฤษฎีของเขา เขาผสมผสานการสร้างสรรค์สองอย่างของนิวตันเข้าด้วยกัน ได้แก่ ทัศนศาสตร์และกลศาสตร์ แนวคิดของมิเชลคือ: หากแสงคือกระแสน้ำ อนุภาคเล็กๆดังนั้น เช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ อนุภาคจะต้องได้รับแรงดึงดูด สนามโน้มถ่วง- ปรากฎว่ายิ่งดาวฤกษ์มีมวลมากเท่าไร ยากยิ่งกว่าแสงสว่างต้านทานการดึงของมัน 13 ปีหลังจากมิเชล นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ลาปลาซได้หยิบยกทฤษฎีที่คล้ายกัน (น่าจะเป็นอิสระจากเพื่อนร่วมงานชาวอังกฤษของเขา)

พ.ศ. 2458อย่างไรก็ตาม ผลงานทั้งหมดของพวกเขายังคงไม่มีใครอ้างสิทธิ์จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 ในปี 1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และแสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงคือความโค้งของกาลอวกาศที่เกิดจากสสาร และไม่กี่เดือนต่อมา นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวเยอรมัน คาร์ล ชวาร์ซชิลด์ ใช้แรงโน้มถ่วงนี้เพื่อแก้ปัญหาทางดาราศาสตร์โดยเฉพาะ เขาสำรวจโครงสร้างของกาล-อวกาศโค้งรอบดวงอาทิตย์ และค้นพบปรากฏการณ์หลุมดำอีกครั้ง

(จอห์น วีลเลอร์ เป็นผู้บัญญัติคำว่า "หลุมดำ")

1967 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันจอห์น วีลเลอร์ ร่างโครงร่างพื้นที่ที่สามารถยับยู่ยี่ได้เหมือนกระดาษแผ่นหนึ่ง ให้เป็นจุดเล็กๆ และกำหนดด้วยคำว่า "หลุมดำ"

1974 Stephen Hawking นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้พิสูจน์ว่าหลุมดำ แม้ว่าพวกมันจะดูดซับสสารโดยไม่กลับมา แต่ก็สามารถปล่อยรังสีและระเหยไปในที่สุด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "รังสีฮอว์กิง"

ทุกวันนี้. การวิจัยล่าสุดพัลซาร์และควาซาร์ ตลอดจนการค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิก ทำให้สามารถอธิบายแนวคิดเรื่องหลุมดำได้ในที่สุด ในปี 2013 เมฆก๊าซ G2 เข้ามาใกล้มาก ปิดไตรมาสไปยังหลุมดำและมีแนวโน้มว่าจะถูกมันดูดกลืนไว้ การสังเกตกระบวนการพิเศษนี้จะให้โอกาสมหาศาลสำหรับการค้นพบคุณลักษณะใหม่ๆ ของหลุมดำ

จริงๆ แล้วหลุมดำคืออะไร

คำอธิบายสั้น ๆ ของปรากฏการณ์เป็นเช่นนี้ หลุมดำเป็นบริเวณอวกาศ-เวลาซึ่งมี แรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงยิ่งใหญ่มากจนไม่มีวัตถุแม้แต่ชิ้นเดียว รวมถึงควอนตัมเบา ที่สามารถทิ้งไว้ได้

หลุมดำเคยเป็นดาวฤกษ์มวลมาก ลาก่อน ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์สนับสนุนในส่วนลึกของมัน ความดันสูง,ทุกอย่างยังคงปกติ แต่เมื่อเวลาผ่านไปแหล่งพลังงานก็หมดลงและ ร่างกายสวรรค์ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของมันเอง เริ่มถูกบีบอัด ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการนี้คือการล่มสลายของแกนดาวฤกษ์และการก่อตัวของหลุมดำ

• 1. หลุมดำพ่นเจ็ตออกมาด้วยความเร็วสูง


• 2. ดิสก์สสารเติบโตเป็นหลุมดำ


• 3. หลุมดำ


• 4. แผนภาพโดยละเอียดบริเวณหลุมดำ


• 5. ขนาดของการสำรวจใหม่ที่พบ

ทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุดคือปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้มีอยู่ในดาราจักรทุกแห่ง รวมถึงใจกลางของเราด้วย ทางช้างเผือก- แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมนี้สามารถกักดาราจักรหลายแห่งไว้รอบๆ ได้ ป้องกันไม่ให้พวกมันเคลื่อนที่ออกจากกัน “พื้นที่ครอบคลุม” อาจแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ที่กลายเป็นหลุมดำ และอาจมีอายุหลายพันปีแสง

รัศมีชวาร์สชิลด์

คุณสมบัติหลักของหลุมดำคือสสารใดๆ ที่ตกลงไปนั้นไม่สามารถกลับคืนมาได้ เช่นเดียวกับแสง ที่แกนกลางของพวกมัน หลุมคือวัตถุที่ดูดซับแสงทั้งหมดที่ตกใส่พวกมันอย่างสมบูรณ์ และไม่เปล่งแสงใดๆ ออกมาเลย วัตถุดังกล่าวอาจปรากฏให้เห็นเป็นก้อนในความมืดสนิท

• 1. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งของแสง


• 2. แหวนโฟตอน


• 3. วงแหวนโฟตอนด้านใน


• 4. ขอบฟ้าเหตุการณ์ในหลุมดำ

เริ่มจาก ทฤษฎีทั่วไปตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ หากวัตถุเข้าใกล้ใจกลางหลุมในระยะวิกฤต วัตถุนั้นจะไม่สามารถกลับมาได้อีก ระยะนี้เรียกว่ารัศมีชวาร์สชิลด์ สิ่งที่เกิดขึ้นภายในรัศมีนี้ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่มีทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุด เชื่อกันว่าสสารทั้งหมดของหลุมดำกระจุกตัวอยู่ในจุดที่เล็กที่สุด และที่ใจกลางของหลุมดำนั้นมีวัตถุที่มีความหนาแน่นไม่สิ้นสุด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการก่อกวนเอกพจน์

การตกหลุมดำเกิดขึ้นได้อย่างไร?

(ในภาพหลุมดำราศีธนู A* ดูเหมือนกระจุกแสงที่สว่างมาก)

เมื่อไม่นานมานี้ ในปี 2011 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเมฆก๊าซ โดยตั้งชื่อเรียกง่ายๆ ว่า G2 ซึ่งเปล่งแสงที่ผิดปกติออกมา การเรืองแสงนี้อาจเกิดจากการเสียดสีในก๊าซและฝุ่นที่เกิดจากหลุมดำราศีธนู A* ซึ่งโคจรรอบมันเป็นจานสะสมมวลสาร เราจึงกลายเป็นผู้สังเกตการณ์ ปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์การดูดซับเมฆก๊าซโดยหลุมดำมวลมหาศาล

โดย การวิจัยล่าสุดการเข้าใกล้หลุมดำที่ใกล้ที่สุดจะเกิดขึ้นในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2557 เราสามารถสร้างภาพขึ้นมาใหม่ได้ว่าปรากฏการณ์ที่น่าตื่นเต้นนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไร

• 1. เมื่อปรากฏครั้งแรกในข้อมูล เมฆก๊าซจะมีลักษณะคล้ายก้อนก๊าซและฝุ่นขนาดมหึมา


• 2. ปัจจุบัน ณ เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2556 เมฆอยู่ห่างจากหลุมดำหลายหมื่นล้านกิโลเมตร มันตกลงไปด้วยความเร็ว 2,500 กม./วินาที


• 3. คาดว่าเมฆจะเคลื่อนผ่านหลุมดำ แต่แรงขึ้นน้ำลงที่เกิดจากความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อขอบเมฆนำหน้าและตามหลังจะทำให้เมฆมีรูปร่างที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ


• 4. หลังจากที่เมฆถูกแยกออกจากกัน ส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่จานสะสมมวลสารรอบๆ ราศีธนู A* ทำให้เกิดคลื่นกระแทกภายในเมฆ อุณหภูมิจะพุ่งทะลุหลายล้านองศา


• 5. ส่วนหนึ่งของเมฆจะตกลงไปในหลุมดำโดยตรง ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับสารนี้ต่อไป แต่คาดว่าเมื่อมันตกลงมาจะปล่อยรังสีเอกซ์อันทรงพลังออกมา และจะไม่มีใครพบเห็นอีก

วิดีโอ: หลุมดำกลืนเมฆก๊าซ

(คอมพิวเตอร์จำลองวิธีการ ส่วนใหญ่เมฆก๊าซ G2 จะถูกทำลายและดูดซับโดยหลุมดำราศีธนู A*)

มีอะไรอยู่ในหลุมดำ?

มีทฤษฎีที่ระบุว่าหลุมดำนั้นแทบจะว่างเปล่าภายใน และมวลทั้งหมดของมันก็กระจุกตัวอยู่ในจุดเล็กๆ อย่างไม่น่าเชื่อซึ่งอยู่ที่ใจกลางของมัน นั่นคือภาวะเอกฐาน

ตามทฤษฎีอื่นซึ่งมีมาครึ่งศตวรรษแล้ว ทุกสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะผ่านไปยังจักรวาลอื่นที่อยู่ในหลุมดำนั้นเอง ตอนนี้ทฤษฎีนี้ไม่ใช่ทฤษฎีหลัก

และมีทฤษฎีประการที่สามซึ่งเป็นทฤษฎีที่ทันสมัยและเหนียวแน่นที่สุด ซึ่งทุกสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะสลายไปตามการสั่นสะเทือนของเส้นเชือกบนพื้นผิวของมัน ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์

แล้วขอบฟ้าเหตุการณ์คืออะไร? เป็นไปไม่ได้ที่จะมองเข้าไปในหลุมดำแม้จะมีกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังอย่างยิ่ง เนื่องจากแม้แต่แสงที่เข้าสู่ช่องทางจักรวาลขนาดยักษ์ก็ไม่มีโอกาสที่จะโผล่ออกมาอีก ทุกสิ่งที่สามารถพิจารณาได้อย่างน้อยก็ตั้งอยู่ในบริเวณใกล้เคียง

ขอบฟ้าเหตุการณ์คือ เส้นเงื่อนไขพื้นผิวที่ไม่มีอะไร (ทั้งก๊าซ ฝุ่น ดวงดาว หรือแสง) ไม่สามารถหลบหนีไปได้ และนี่คือจุดที่ลึกลับมากของการไม่หวนกลับในหลุมดำของจักรวาล

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้บันทึกการตายของดาวฤกษ์ในหลุมดำที่ยาวนานที่สุดในประวัติศาสตร์การสำรวจทั้งหมด - ระยะเวลาของกระบวนการเกินกรณีที่คล้ายกันมากกว่า 10 เท่า ความจริงก็คือหลุมดำดูดซับดาวฤกษ์เป็นสองเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวไว้เมื่อเวลาผ่านไป การเฝ้าระวังอย่างแข็งขันนี่เป็นครั้งแรกในจักรวาลที่ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เช่นนี้ได้เสียชีวิตในหลุมดำ อ่านเกี่ยวกับว่ากระบวนการที่ค้นพบนี้สามารถให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการก่อตัวของหลุมดำมวลมหาศาลหนึ่งพันล้านปีหลังจากการกำเนิดของจักรวาลได้หรือไม่

• การตายของดาวฤกษ์ใกล้หลุมดำ XJ1500+0154 ตามที่ศิลปินจินตนาการ ที่ด้านล่างมีรูปถ่ายของสิ่งที่เกิดขึ้น: ใน สเปกตรัมที่มองเห็นได้(ซ้าย) ในระยะเอ็กซ์เรย์
• nasa.gov

สุ่ม เปิด

กระบวนการนี้บันทึกโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ ซึ่งนำผลงานโดย Dachen Lin จากอวกาศ ศูนย์วิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยนิวแฮมป์เชียร์. เหตุการณ์ที่คล้ายกันในความทรงจำของนักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาประมาณหนึ่งปี ในขณะที่กระบวนการที่เกิดขึ้นที่หลุมดำที่เรียกว่า XJ1500+0154 เริ่มต้นขึ้นในปี 2548 ดาวดวงนี้ซึ่งเสียชีวิตภายใต้อิทธิพลของพลังน้ำขึ้นน้ำลง ถูกแยกออกจากกัน และหลุมดำมวลมหาศาลยังคงดูดซับซากของมันต่อไป

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สังเกตเห็นรังสีเอกซ์โดยบังเอิญที่ปล่อยออกมาจากชิ้นส่วนของดาวฤกษ์ที่ได้รับความร้อนถึงหลายล้านองศาโดยใช้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศ XMM-นิวตัน ในขณะนั้น พวกเขากำลังศึกษากระจุกกาแลคซีที่เรียกว่า NGC 5813 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 105 ล้านปีแสง การแผ่รังสีที่รุนแรงดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ในขั้นตอนการวิเคราะห์ภาพ NGC 5813 ในปี พ.ศ. 2551 กล้องโทรทรรศน์จันทราบันทึกว่าความเข้มของการแผ่รังสีของวัตถุที่ปรากฏโดยไม่ตั้งใจในภาพและอยู่ห่างจากกระจุกกาแลคซีมาก ศึกษาเกินค่าที่บันทึกไว้ครั้งแรกถึง 100 เท่า ในปีต่อๆ มา รวมถึงปี 2014 และ 2016 กล้องโทรทรรศน์ Swift ได้รับข้อมูลเพิ่มเติม

สิ่งสำคัญคือการกินให้ถูกต้อง

James Gillochon จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียนกล่าวว่า “วัตถุนี้เติบโตอย่างรวดเร็วเกือบตลอดเวลาที่สังเกตพบ” “สิ่งนี้บ่งบอกถึงบางสิ่งที่ผิดปกติ: หลุมดำกำลังกลืนดาวฤกษ์เป็นสองเท่าของมวลดวงอาทิตย์”

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าในระหว่างการสังเกตการณ์จักรวาลอย่างแข็งขันมีการสังเกตการตายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เช่นนี้ในหลุมดำเป็นครั้งแรก

นอกจากนี้ นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตอีกว่ารังสีเอกซ์ที่บันทึกไว้นั้นเกินขีดจำกัดที่อนุญาตของสิ่งที่เรียกว่าขีดจำกัด Eddington เป็นประจำ พารามิเตอร์นี้ระบุอัตราส่วนของสารที่ให้ความร้อนที่ปล่อยออกมาและแรงโน้มถ่วงซึ่งดึงดูดสารเข้าสู่ศูนย์กลางของวัตถุ จากความสัมพันธ์ที่พังทลายลงรอบๆ หลุมดำที่สังเกตได้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ข้อสรุปว่ามันเติบโตเร็วกว่าสิ่งที่ถือว่าปกติ ตามที่พวกเขา, ในลักษณะเดียวกันหลุมดำมวลมหาศาลอาจปรากฏขึ้นหลังจากกำเนิดเอกภพเพียงพันล้านปี นี้ ข้อสรุปที่สำคัญเนื่องจากวัตถุโบราณที่มีมวลมหาศาลดังกล่าวซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์หลายพันล้านเท่าได้ถูกบันทึกไว้แล้ว แต่การเกิดขึ้นของพวกมันยังไม่ชัดเจนนัก

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 นักดาราศาสตร์ได้สังเกตการสลายของดาวฤกษ์และการดูดกลืนแสงของดาวฤกษ์ซ้ำแล้วซ้ำอีก ในกระบวนการนี้ เมื่อตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่ ดาวฤกษ์จึงแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย สารที่ประกอบด้วยนั้นมีการกระจายในรูปแบบของดิสก์แบน ส่วนใหญ่ถูกหลุมดำดูดกลืน และส่วนที่เหลือกระจัดกระจายในอวกาศ

ในกรณีที่บันทึกไว้นอกจากการเสียชีวิตแล้ว ดาวมวลมากมีตัวเลือกอื่นที่น่าสนใจไม่น้อย หากดาวฤกษ์ที่มีขนาดพอเหมาะกว่าเข้าใกล้หลุมดำและสลายตัวไปโดยสิ้นเชิง ผลที่สังเกตได้ก็จะเหมือนเดิม โดยปกติแล้วการดูดกลืนแสงโดยสมบูรณ์จะไม่เกิดขึ้น ดังนั้น เหตุการณ์นี้จึงอาจเกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในการสำรวจอวกาศ

รังสีเอกซ์ครั้งสุดท้าย

ตำแหน่งของหลุมดำที่เรียกได้ว่าเป็นหลุมดำที่โลภมากที่สุดเท่าที่เคยพบเห็นมานั้น เกิดขึ้นพร้อมกับตำแหน่งที่ควรจะเป็น วัตถุอวกาศมวลมหึมาใจกลางกาแลคซีขนาดเล็กซึ่งมีการก่อตัวดาวฤกษ์เกิดขึ้นอย่างแข็งขัน เห็นได้ชัดว่าไม่จำเป็นต้องพูดถึงภาพถ่ายโดยละเอียดของสิ่งที่เกิดขึ้นที่ระยะห่างจากโลกถึง 1.8 พันล้านปีแสง อย่างไรก็ตาม ศิลปินได้นำเสนอวิสัยทัศน์เกี่ยวกับการตายของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อันเนื่องมาจากหลุมดำ

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าความเข้มของรังสีจะลดลง: ชิ้นส่วนของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่ป้อนหลุมดำจะหมดลง บางส่วนก็จะสลายไปในอวกาศ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สังเกตว่ารังสีเริ่มลดลงแล้ว แต่วัตถุยังคงมีความสว่างอย่างเหลือเชื่อ

ตามที่นักวิจัยระบุไว้เมื่อทราบถึงความเป็นไปได้ของกระบวนการที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ พวกเขาจะเริ่มค้นหากรณีที่คล้ายกัน อย่างไรก็ตาม พวกเขาทราบว่าพวกเขาจะติดตาม XJ1500+0154 ต่อไป ประการแรก พวกเขาจะสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของรังสีได้ ซึ่งพวกเขาคาดการณ์ว่าจะดำเนินต่อไปอีกประมาณ 10 ปี ประการที่สอง ข้อสรุปของพวกเขาเองยังคงต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติม

นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าพลังของการปล่อยคลื่นวิทยุจากหลุมดำขึ้นอยู่กับอัตราการสะสม แต่ไม่เคยสังเกตความสัมพันธ์นี้โดยตรงมาก่อน

ชอบ รัก ฮ่าๆ ว้าว เศร้า โกรธ

เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2557 เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลกได้รับสัญญาณจากการระเบิดที่เกิดขึ้นห่างจากโลก 300 ล้านปีแสง เมื่อหลุมดำฉีกดาวฤกษ์ที่ผ่านไปออกจากกัน นักดาราศาสตร์กำหนดเป้าหมายเหตุการณ์นี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ทำให้พวกเขาได้เรียนรู้เพิ่มเติมว่าหลุมดำกลืนกินสสารและควบคุมการเติบโตของกาแลคซีอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์จากแมสซาชูเซตส์ สถาบันเทคโนโลยี(สหรัฐอเมริกา) และมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ (สหรัฐอเมริกา) จับสัญญาณวิทยุที่ทับซ้อนกัน 90% กับการระเบิดของรังสีเอกซ์ที่อยู่ห่างไกล แต่เกิดขึ้นโดยมีความล่าช้า 13 วันหลังจากนั้น พวกเขาเชื่อว่าหลักฐานดังกล่าวบ่งชี้ว่าอนุภาคพลังงานสูงพุ่งออกมาจากหลุมดำอันเป็นผลมาจากการที่สสารดาวฤกษ์ตกลงมา

ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับดวงดาวที่ถูกหลุมดำกลืนกิน เครดิต: ESO/L. กัลซาดา

Dehei Pasham ผู้เขียนหลักของการศึกษา เชื่อว่าพลังของไอพ่นที่หลบหนีออกจากหลุมดำนั้นถูกควบคุมโดยอัตราการป้อนเข้าสู่ดาวฤกษ์ที่ถูกทำลาย หลุมดำที่ "ได้รับอาหาร" จะสร้างไอพ่นที่รุนแรง ในขณะที่หลุมดำที่ขาดสารอาหารจะทำให้เกิดไอพ่นที่อ่อนหรือไม่มีไอพ่นเลย นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าพลังของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขึ้นอยู่กับอัตราการสะสม แต่ไม่เคยสังเกตความสัมพันธ์นี้โดยตรงมาก่อน

เรื่องของการอภิปราย

ขึ้นอยู่กับ แบบจำลองทางทฤษฎีนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิวัฒนาการของหลุมดำรวมกับการสำรวจกาแลคซีอันห่างไกล ความเข้าใจทั่วไปของสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างเหตุการณ์การหยุดชะงักของกระแสน้ำ: เมื่อดาวดวงหนึ่งเคลื่อนผ่านเข้าใกล้หลุมดำ แรงโน้มถ่วงของหลุมดำจะกระตุ้นให้เกิดกระแสน้ำบนดาวฤกษ์ คล้ายกับที่ดวงจันทร์สร้างกระแสน้ำในมหาสมุทรบนโลก แรงโน้มถ่วงของหลุมดำมีมหาศาลมากจนสามารถทำลายดาวฤกษ์ได้ เศษดาวฤกษ์ติดอยู่ในกระแสน้ำวนของวัสดุที่ป้อนอาหารให้กับสัตว์ประหลาด

กระบวนการทั้งหมดก่อให้เกิดพลังงานมหาศาลออกมาตลอด สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า- นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตพวกมันในแถบแสง อัลตราไวโอเลต และเอ็กซ์เรย์ รวมถึงคลื่นวิทยุ เชื่อกันว่าแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์เป็นวัสดุเย็นจัดจากบริเวณด้านในของจานสะสมมวลสารซึ่งกำลังจะตกลงสู่หลุมดำ ในขณะที่รังสีแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตน่าจะมาจากบริเวณด้านนอกของจานสะสมมวลสาร .

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ก่อให้เกิดการปล่อยคลื่นวิทยุระหว่างการหยุดชะงักของกระแสน้ำยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ นักวิทยาศาสตร์บางคนแนะนำว่าในขณะที่ดวงดาวระเบิด คลื่นกระแทกแพร่กระจายออกไปด้านนอกและกระตุ้นอนุภาคพลาสมาเข้าไป สิ่งแวดล้อมซึ่งในทางกลับกันจะปล่อยคลื่นวิทยุออกมา ในสถานการณ์เช่นนี้ รูปแบบของคลื่นวิทยุจะแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากรูปแบบของรังสีเอกซ์ที่เล็ดลอดออกมาจากเศษดาวฤกษ์ และการศึกษาใหม่ท้าทายกระบวนทัศน์นี้

รูปแบบกะ

Dehei Pasham และเพื่อนร่วมงานของเขา Sjort van Velzen จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ดูข้อมูลที่บันทึกจากการระบาดที่ค้นพบในปี 2014 เครือข่ายทั่วโลกกล้องโทรทรรศน์ ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae) ไม่นานหลังจากการค้นพบนี้ กล้องโทรทรรศน์หลายตัวก็มุ่งความสนใจไปที่เรื่องนี้ เหตุการณ์ที่ผิดปกติ- นักวิทยาศาสตร์ติดตามการสังเกตการณ์ทางวิทยุจากกล้องโทรทรรศน์สามตัวในระยะเวลา 180 วัน และพบว่ามีความสอดคล้องกับข้อมูลรังสีเอกซ์จากเหตุการณ์เดียวกันอย่างชัดเจน แม้ว่าเวลาจะเปลี่ยนไปเล็กน้อยก็ตาม นักดาราศาสตร์พบว่าชุดข้อมูลมีความคล้ายคลึงกัน 90 เปอร์เซ็นต์เมื่อเลื่อนไป 13 วัน นั่นคือความผันผวนของสเปกตรัมรังสีเอกซ์ปรากฏขึ้นในช่วงคลื่นวิทยุหลังจากผ่านไป 13 วัน

“การพึ่งพาอาศัยกันเช่นนี้สามารถกำหนดได้เท่านั้น กระบวนการทางกายภาพซึ่งเชื่อมโยงการปล่อยรังสีเอกซ์ของกระแสสะสมเข้ากับบริเวณการผลิตวิทยุ” Dehei Pasham อธิบาย

จากข้อมูลเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าขนาดของบริเวณที่สร้างรังสีเอกซ์นั้นมีขนาดประมาณ 25 เท่าของดวงอาทิตย์ ในขณะที่บริเวณที่ปล่อยรังสีวิทยุจะมีขนาดประมาณ 400,000 เท่าของรัศมีของดวงอาทิตย์ ทีมงานแนะนำว่าคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกมาจากไอพ่นอนุภาค พลังงานสูงซึ่งเริ่มไหลออกจากหลุมดำไม่นานหลังจากดูดซับสสารจากดาวฤกษ์ที่ถูกทำลาย

เนื่องจากบริเวณของไอพ่นที่เกิดคลื่นวิทยุนั้นเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ รังสีส่วนใหญ่จึงถูกอิเล็กตรอนอื่นดูดซับทันที เฉพาะเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านไอพ่นเท่านั้นที่คลื่นวิทยุจะปล่อยออกมา นี่เป็นสัญญาณที่นักวิจัยค้นพบในที่สุด ดังนั้น กำลังของไอพ่นจึงถูกควบคุมโดยอัตราการสะสมที่หลุมดำดูดซับเศษดาวฤกษ์ที่ปล่อยรังสีเอกซ์

การเข้าไปใกล้หลุมดำมากเกินไปโดยบังเอิญจะทำให้คุณยืดตัวเหมือนเส้นสปาเก็ตตี้
รังสีอันทรงพลังจะทอดคุณก่อนที่คุณจะกลายเป็นสปาเก็ตตี้
ก่อนที่คุณจะรู้ตัว หลุมดำจะกลืนกินโลกเสียก่อน
และในเวลาเดียวกัน หลุมดำก็สามารถสร้างโฮโลแกรมของดาวเคราะห์ทั้งดวงได้

หลุมดำเป็นแหล่งของความตื่นเต้นและอุบายมายาวนาน

หลังจากค้นพบ คลื่นความโน้มถ่วงความสนใจในหลุมดำจะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอนในตอนนี้

คำถามหนึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลง - จะเกิดอะไรขึ้นกับโลกและมนุษยชาติหากเราสันนิษฐานตามทฤษฎีว่าหลุมดำจะเข้ามาใกล้โลก

ผลที่ตามมาที่มีชื่อเสียงที่สุดของการอยู่ใกล้หลุมดำคือปรากฏการณ์ที่เรียกว่า กล่าวโดยสรุป หากคุณเข้าใกล้หลุมดำมากเกินไป คุณจะยืดตัวออกเหมือนสปาเก็ตตี้ ผลกระทบนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกายของคุณ

ลองนึกภาพว่าเท้าของคุณอยู่ในทิศทางของหลุมดำเป็นอันดับแรก

เนื่องจากเท้าของคุณอยู่ใกล้หลุมดำมากขึ้น พวกมันจะรู้สึกได้ถึงแรงดึงที่แรงกว่าศีรษะของคุณ

ที่แย่กว่านั้นคือ แขนของคุณซึ่งไม่ได้อยู่ตรงกลางลำตัว จะถูกเหยียดไปในทิศทางที่แตกต่างจากศีรษะ ขอบของร่างกายจะดึงเข้าด้านใน ในที่สุดร่างกายของคุณจะไม่เพียงยืดออกเท่านั้น แต่ยังผอมตรงกลางอีกด้วย

ด้วยเหตุนี้ วัตถุใดๆ หรือวัตถุอื่นๆ เช่น โลก จะมีลักษณะคล้ายสปาเก็ตตี้ก่อนที่มันจะตกลงสู่ใจกลางหลุมดำ

ตามสมมุติฐานจะเกิดอะไรขึ้น หากจู่ๆ หลุมดำก็เข้ามาใกล้โลก?

เหมือน ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงซึ่งอาจนำไปสู่การ “สปาเกตตีฟิเคชั่น” จะเริ่มมีผลทันที ไปยังฝั่งโลกที่จะอยู่ใกล้หลุมดำมากขึ้น แรงโน้มถ่วงจะทำหน้าที่อย่างเข้มแข็งมากกว่าบน ฝั่งตรงข้าม- ดังนั้นความตายของโลกทั้งใบจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ มันก็คงจะถูกฉีกออกจากกัน

หากดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ในขอบเขตของหลุมดำที่ทรงพลังอย่างยิ่ง เราจะไม่มีเวลาสังเกตสิ่งใดเลยด้วยซ้ำ เนื่องจากมันจะกลืนเราในทันที

แต่ก่อนฟ้าร้องเรายังมีเวลา

หากโชคร้ายเกิดขึ้นและเราตกลงไปในหลุมดำ เราก็อาจจบลงด้วยภาพโฮโลแกรมของโลกของเรา

สิ่งที่น่าสนใจคือหลุมดำไม่จำเป็นต้องเป็นสีดำเสมอไป

ควาซาร์เป็นนิวเคลียสสว่างของกาแลคซีไกลโพ้นที่กินพลังงานของการแผ่รังสีจากหลุมดำ

พวกมันอาจสว่างมากจนเกินกว่าพลังการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ทุกดวงในกาแลคซีของมันเอง

การแผ่รังสีดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อหลุมดำกลืนกินสสารใหม่

เพื่อให้ชัดเจน สิ่งที่เรายังคงมองเห็นได้คือสสารที่อยู่นอกรัศมีหลุมดำ ไม่มีอะไรอยู่ในขอบเขตของการกระทำ แม้แต่แสง

ในระหว่างการดูดซับสสาร พลังงานมหาศาลจะถูกปล่อยออกมา มันเป็นแสงที่มองเห็นได้เมื่อสังเกตควาซาร์

จึงทำให้มีวัตถุติดอยู่ได้ ความใกล้ชิดไปสู่หลุมดำก็จะร้อนมาก

นานก่อนที่จะ "สปาเก็ตตี้" รังสีอันทรงพลังจะทอดคุณ

สำหรับผู้ที่เคยดู Interstellar ของคริสโตเฟอร์ โนแลน แนวโน้มที่ดาวเคราะห์โคจรรอบหลุมดำจะน่าดึงดูดใจในทางเดียวเท่านั้น

เพื่อให้ชีวิตมีการพัฒนา แหล่งพลังงานหรือความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็น และหลุมดำก็อาจเป็นแหล่งกำเนิดดังกล่าวได้

อย่างไรก็ตาม มีเงื่อนไขอยู่ข้อหนึ่ง

หลุมดำจะต้องหยุดดูดซับสสารใดๆ มิฉะนั้นจะปล่อยพลังงานมากเกินไปเพื่อดำรงชีวิตบนโลกเพื่อนบ้าน ชีวิตในโลกเช่นนี้จะเป็นอย่างไร (ถ้าไม่ใกล้เกินไป ไม่งั้นจะกลายเป็น "สปาเก็ตตี้") แต่นั่นเป็นอีกคำถามหนึ่ง

ปริมาณพลังงานที่โลกจะได้รับน่าจะน้อยมากเมื่อเทียบกับที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์

และถิ่นที่อยู่บนดาวเคราะห์ดวงนี้ก็จะค่อนข้างแปลก

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเมื่อสร้าง Interstellar Thorne จึงปรึกษากับนักวิทยาศาสตร์เพื่อให้แน่ใจว่าหลุมดำนั้นถูกถ่ายทอดออกมาอย่างแม่นยำ

ปัจจัยทั้งหมดนี้ไม่ได้จำกัดชีวิต เพียงแต่ว่าชีวิตมีทัศนคติที่ค่อนข้างรุนแรง และเป็นการยากมากที่จะคาดเดาว่าชีวิตจะเป็นอย่างไร