ที่ศูนย์กลางของกาแลคซีทางช้างเผือกของเรามีพฤติกรรมอย่างหนึ่ง วัตถุที่มีขนาดใหญ่มากจนไม่มีอะไรสามารถหนีจากแรงดึงดูดของมันแม้จะเบา ในความเป็นจริงเราคิดว่ากาแลคซีส่วนใหญ่มีหนึ่งในนั้น แน่นอนพวกมันคือหลุมดำมวลมหาศาล
หลุมดำมวลมหาศาลเป็นดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลงกลายเป็นเอกฐาน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ทำนายการมีอยู่ของพวกเขา และหลุมดำเหล่านี้ล้อมรอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งเป็นเหมือนจุดที่ไม่กลับมาสำหรับสิ่งใดก็ตามที่เข้าใกล้หลุมดำมากเกินไป แต่ก็ยังไม่มีใครพิสูจน์การมีอยู่ของขอบฟ้าเหตุการณ์ได้
นักทฤษฎีบางคนคิดว่ามีอย่างอื่นที่อาจเป็นศูนย์กลางของกาแลคซีซึ่งเป็นปรากฏการณ์วัตถุประหลาดที่แปลกประหลาดกว่าหลุมดำมวลมหาศาล นักทฤษฎีคิดว่าวัตถุเหล่านี้จะหลีกเลี่ยงชะตากรรมของหลุมดำและไม่ยุบลงไปเป็นเอกฐาน พวกเขาจะไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์และจะมีพื้นผิวที่มั่นคงแทน
“ จุดทั้งหมดของเราที่นี่คือการเปลี่ยนความคิดของขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงทดลองและค้นหาว่าขอบเขตของเหตุการณ์มีอยู่จริงหรือไม่” - Pawan Kumar ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน
ทีมนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสตินและมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้จัดการกับปัญหานี้แล้ว Wenbin Lu, Pawan Kumar และ Ramesh Narayan ต้องการแสงบางอย่างเพื่อแก้ไขปัญหาขอบฟ้าเหตุการณ์ พวกเขาสงสัยเกี่ยวกับวัตถุที่ผิวแข็งและจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อวัตถุเช่นดาวชนกับมัน พวกเขาตีพิมพ์ผลการวิจัยในวารสารรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์
Pawan Kumar ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก The University of Texas at Austin กล่าวว่า“ ประเด็นทั้งหมดของเราที่นี่คือการเปลี่ยนความคิดของขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงทดลองและค้นหาว่าขอบเขตของเหตุการณ์มีอยู่จริงหรือไม่ ปล่อย.
เนื่องจากหลุมดำนั้นเป็นดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเป็นเอกฐานจึงไม่มีพื้นที่ผิวและมีขอบฟ้าเหตุการณ์แทน แต่ถ้าทฤษฎีอื่นกลายเป็นจริงและวัตถุนั้นมีพื้นผิวที่มั่นคงแทนที่จะเป็นขอบฟ้าเหตุการณ์วัตถุใด ๆ ที่ชนกับมันจะถูกทำลาย หากดาวดวงหนึ่งชนกับพื้นผิวที่แข็งและถูกทำลายทีมก็คาดการณ์ว่าแก๊สจากดาวจะปกคลุมวัตถุและส่องสว่างเป็นเวลาหลายเดือนหรือเป็นปี
ถ้าเป็นอย่างนั้นทีมก็รู้ว่าต้องหาอะไร พวกเขายังคิดออกมาว่ามันจะเกิดขึ้นบ่อยแค่ไหน
“ เราประเมินอัตราของดาวที่ตกลงสู่หลุมดำมวลมหาศาล” ลูกล่าวในการแถลงข่าวครั้งเดียวกัน “ เกือบทุกกาแลคซีมีหนึ่งแห่ง เราพิจารณาเฉพาะมวลที่ใหญ่ที่สุดซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 100 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์หรือมากกว่านั้น มีประมาณล้านตัวภายในไม่กี่พันล้านปีแสงของโลก”
ตอนนี้พวกเขาต้องการวิธีในการค้นหาท้องฟ้าสำหรับวัตถุเหล่านี้และพวกเขาพบมันในคลังเก็บของกล้องโทรทรรศน์ Pan-STARRS Pan-STARRS เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาด 1.8 เมตรในฮาวาย กล้องโทรทรรศน์นั้นเพิ่งเสร็จสิ้นการสำรวจครึ่งซีกโลกเหนือของท้องฟ้า ในการสำรวจนั้น Pan-STAARS ใช้เวลา 3.5 ปีในการมองหาวัตถุชั่วคราวบนท้องฟ้าวัตถุที่สว่างและจางหายไป พวกเขาค้นหาที่เก็บถาวร Pan-STARR เพื่อหาวัตถุชั่วคราวที่มีลายเซ็นที่พวกเขาทำนายจากดาวที่ชนกับวัตถุที่มีมวลมหาศาล
ทั้งสามคนทำนายว่าในกรอบเวลา 3.5 ปีที่ถูกจับโดยการสำรวจ Pan-STAARS จะเกิดการชนกัน 10 ครั้งและควรแสดงในข้อมูล
“ ปรากฎว่าควรตรวจพบมากกว่า 10 คนหากทฤษฎีพื้นผิวแข็งเป็นจริง” - Wenbin Lu ภาควิชาดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน
“ เนื่องจากอัตราของดาวฤกษ์ที่ตกลงสู่หลุมดำและความหนาแน่นของหลุมดำในเอกภพใกล้เคียงเราจึงคำนวณว่ามีการตรวจพบสิ่งชั่วระยะเวลาใดใน Pan-STARRS ในช่วงระยะเวลา 3.5 ปี ปรากฎว่าควรตรวจพบมากกว่า 10 คนหากทฤษฎีพื้นผิวแข็งเป็นจริง” ลูกล่าว
ทีมพบว่าไม่มีเปลวไฟใด ๆ ที่พวกเขาคาดว่าจะเห็นว่าทฤษฎีพื้นผิวแข็งนั้นเป็นจริงหรือไม่
“ งานของเราแสดงให้เห็นว่าบางคนและทุกคนอาจมีหลุมดำที่มีขอบเขตของเหตุการณ์…” - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
สิ่งที่อาจดูเหมือนว่าล้มเหลวไม่ใช่หลักสูตรอย่างแน่นอน ไม่ใช่สำหรับ Einstein สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการทดสอบอีกครั้งที่ประสบความสำเร็จของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein แสดงให้เห็นว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ทำนายไว้ในทฤษฎีของเขาดูเหมือนจะมีอยู่จริง
สำหรับทีมพวกเขายังไม่ละทิ้งความคิด ในความเป็นจริงตาม Pawan Kumar ศาสตราจารย์ Astrophysics มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน "แรงจูงใจของเราไม่มากที่จะพิสูจน์ว่ามีพื้นผิวแข็ง แต่เพื่อผลักดันขอบเขตของความรู้และค้นหาหลักฐานที่เป็นรูปธรรมที่จริงมี ขอบฟ้าเหตุการณ์รอบหลุมดำ”
“ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปผ่านการทดสอบที่สำคัญอีกครั้ง” - Ramesh Narayan ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน
“ งานของเราแสดงให้เห็นว่าบางคนและทุกคนอาจมีหลุมดำที่มีขอบเขตเหตุการณ์และวัสดุนั้นหายไปจากจักรวาลที่สังเกตได้เมื่อดึงเข้าไปในวัตถุแปลกใหม่เหล่านี้ตามที่เราคาดหวังมานานหลายสิบปี” Narayan กล่าว “ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปผ่านการทดสอบที่สำคัญอีกครั้ง”
ทีมวางแผนที่จะมองหาเปลวไฟที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีพื้นผิวแข็ง การมองข้อมูล Pan-STARRS เป็นเพียงรอยแตกครั้งแรกของพวกเขา
พวกเขาหวังว่าจะปรับปรุงการทดสอบของพวกเขาด้วยกล้องโทรทรรศน์สำรวจสรุปผลขนาดใหญ่ที่กำลังจะมาถึงในชิลี LSST เป็นกล้องโทรทรรศน์ภาคสนามที่จะถ่ายภาพท้องฟ้ายามค่ำคืนทุก ๆ 20 วินาทีในระยะเวลาสิบปี ทุกสองสามคืน LSST จะทำให้เราเห็นภาพของท้องฟ้ายามค่ำคืนที่มีอยู่ทั้งหมด สิ่งนี้จะทำให้การศึกษาวัตถุชั่วคราวง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
อ่านเพิ่มเติม: Rise of Super Telescopes: กล้องโทรทรรศน์สำรวจสรุปขนาดใหญ่
แหล่งที่มา:
- ดาวหล่นลงสู่หลุมดำอย่างเงียบ ๆ หรือชนเข้ากับสิ่งที่ไม่รู้จักอย่างเต็มที่หรือไม่?
- เหตุการณ์การหยุดชะงักของดาวฤกษ์สนับสนุนการดำรงอยู่ของขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำ
