ใจเป่า
มีอะไรแปลก ๆ ในจักรวาลมากกว่าหลุมดำ? สิ่งประหลาดประหลาดความโน้มถ่วงเหล่านี้ไม่เพียง แต่แปรปรวนพื้นที่และเวลาเท่านั้น แค่คิดเกี่ยวกับพวกเขายืดและโค้งจินตนาการของผู้คนเช่นกัน และด้วยคุณสมบัติที่เหลือเชื่อที่คุณอาจเคยได้ยินมา - มวลอันมหาศาลของพวกเขาขนาดที่เล็กอย่างไม่น่าเชื่อ - หลุมดำมีคุณสมบัติแปลกประหลาดมากกว่าที่รู้จักกันดี เรามาดูลักษณะที่น่าประหลาดใจที่สุดบางอย่างและความเป็นไปได้ทางทฤษฎีเกี่ยวกับความแปลกประหลาดของจักรวาลเหล่านี้
หลุมดำอาจมีขน
ในทศวรรษที่ 1960 นักฟิสิกส์จอห์นวีลเลอร์บอกว่าหลุมดำ "ไม่มีขน" หมายความว่าวัตถุแต่ละอย่างของจักรวาลนั้นสามารถแยกแยะได้จากพี่น้องโดยการหมุนโมเมนตัมเชิงมุมและมวล ข้อมูลที่แตกต่างอื่น ๆ เกี่ยวกับหลุมดำถือว่าเป็น "ผม" และคาดว่าจะหายไปหลังขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ไม่อาจยอมรับได้ของหลุมดำซึ่งเป็นขอบเขตรอบ ๆ หลุมดำที่ไม่มีสิ่งใดรวมถึงแสงสามารถหลบหนีได้
ในปี 2559 สตีเฟ่นฮอว์คิงนักฟิสิกส์ชื่อดังเสนอว่าหลุมดำนั้นมีทรงผมที่ทำจากอนุภาคพลังงานต่ำศูนย์และการรวมตัวกันของขนดกนี้มีข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุที่หลุมดำใช้ไป สมมติฐานนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่สามารถช่วยแก้ไขความขัดแย้งอันยาวนานเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับก๊าซและฝุ่นที่ตกลงไปในกระเพาะของหลุมดำ
หลุมดำสร้างน้ำพุ
ไม่มีสิ่งใดที่จะสามารถหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของหลุมดำได้ แต่นั่นจะใช้กับวัสดุที่ใกล้กับขอบรูมากที่สุดเท่านั้น ในความเป็นจริงแล้วหลุมดำหลายแห่งล้อมรอบด้วยลำธารของก๊าซและฝุ่นซึ่งเป็นวงกลมรอบ ๆ หลุมเหมือนน้ำไหลลงสู่ท่อระบายน้ำ แรงเสียดทานในวัสดุนี้สร้างความร้อนซึ่งสร้างโครงสร้างที่ปั่นป่วนคล้ายพายุในก๊าซและฝุ่นละออง ข้อสังเกตล่าสุดแนะนำว่าการเคลื่อนไหวนี้ยังผลิตวงแหวนโค้งที่ล้อมรอบคอลัมน์ด้านในของสสารที่พุ่งตรงไปในอากาศซึ่งคล้ายกับน้ำพุ
หลุมดำสามารถระเหยได้
กลศาสตร์ควอนตัมเป็นอีกวิธีหนึ่งสำหรับอนุภาคที่จะหลบหนีหลุมดำ ตามทฤษฎีแล้วอนุภาคของอนุภาคคู่จะกระพริบอย่างต่อเนื่องทั้งในและนอกรอบขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ บ่อยครั้งที่การกำหนดค่านั้นถูกจัดวางอย่างถูกวิธีเพื่อให้คู่ค้ารายหนึ่งตกลงไปในหลุมดำ ความสัมพันธ์ที่เหมือนกันของอนุภาคจะถูกผลักออกไปด้วยความเร็วสูงมากโดยการปล้นหลุมดำของพลังงานเล็กน้อย สิ่งนี้สร้างสิ่งที่เรียกว่ารังสีฮอว์คิงหลังจากสตีเฟ่นฮอว์คิงผู้ค้นพบปรากฏการณ์นี้ เนื่องจากพลังงานเท่ากับมวลกระบวนการนี้จริงอาจทำให้หลุมดำหดตัวและในที่สุดก็ระเหยออกไปเป็นเวลานาน
หลุมดำอาจถูกล้อมรอบด้วยกำแพงไฟ
ปัญหาอย่างหนึ่งของรังสีฮอว์คิงก็คือมันทำให้เกิดปัญหาสำหรับนักฟิสิกส์ อนุภาคของอะตอมที่เกิดจากการแผ่รังสีนี้ถูกพันกันซึ่งหมายความว่าสิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งจะรู้สึกทันที ดังนั้นพันธมิตรที่ไม่ตกอยู่ในหลุมดำรู้สึกอย่างไรเมื่อผู้ร่วมงานของมันถูกบดขยี้เข้าสู่จุดที่หนาแน่นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด? ไม่มีใครรู้. ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าหลุมดำจะทำให้สิ่งกีดขวางนั้นกระทบกับอนุภาคซึ่งผลลัพธ์ที่ตามกฎหมายของกลศาสตร์ควอนตัมจะทำให้เกิดพลังงานที่บ้า ในทางกลับกันนั่นหมายความว่าหลุมดำทั้งหมดจะถูกล้อมรอบด้วยกำแพงเพลิง
หลุมดำอาจแย่งข้อมูลได้หรือไม่
เป็นเรื่องยากที่จะบดขยี้มวลดำของหลุมดำด้วยกฎของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งเก็บข้อมูลของอนุภาคที่ไม่สามารถถูกทำลายได้ แต่วัสดุที่หลุดออกจากขอบหลุมดำน่าจะกลายเป็นจักรวาลไปตลอดกาล condundrum นี้เรียกว่าหลุมดำข้อมูลขัดแย้ง ความละเอียดได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลุดพ้นไปจนถึงปัจจุบัน การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่ถูกสัญญาณรบกวนภายในหลุมดำสามารถส่งผ่านไปยังคู่ค้าอนุภาคขาออกในการฉายรังสีฮอว์คิง; อย่างไรก็ตามไม่พบคำตอบที่ชัดเจนสำหรับความขัดแย้งนี้
หลุมดำอาจเป็นสสารมืด
ไม่นานหลังจากบิกแบงจักรวาลน่าจะสร้างหลุมดำขนาดเล็กจำนวนมาก เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้จะเป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่ไม่ให้แสงนักฟิสิกส์บางคนจึงคาดการณ์ว่าหลุมดำยุคแรกสามารถอธิบายสสารมืดได้ซึ่งเป็นวัตถุลึกลับที่สสารส่วนใหญ่ในจักรวาลทำขึ้น แต่ความคิดนั้นขัดแย้งกันเนื่องจากข้อมูลจาก Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ได้กำจัดจักรวาลที่เต็มไปด้วยหลุมดำขนาดจิ๋วหลายแห่ง บางทีหลุมดำขนาดกลางอาจยังคงหลบซ่อนอยู่ที่นั่นแม้ว่าการสำรวจชี้ให้เห็นว่าพวกมันจะสร้างสสารมืดได้มากที่สุดเพียง 1% ถึง 10%
สสารอาจเดินทางไปสู่อนาคตในหลุมดำ
หลุมดำวิ่งเข้าหาปัญหาของอนันต์ - มวลของหลุมดำถูกบดขยี้ไปยังจุดที่มีความหนาแน่นไม่สิ้นสุดซึ่งมีขนาดเล็กมาก ในทางกายภาพแล้วมันไม่มีเหตุผลใด ๆ ดังนั้นนักวิจัยจึงทำการค้นหาเฟรมเวิร์กทางเลือกเพื่อจัดการหลุมดำ ข้อเสนอหนึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อแรงโน้มถ่วงวงควอนตัมซึ่งแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของเวลาอวกาศนั้นโค้งงออย่างมากใกล้กับใจกลางของหลุมดำ สิ่งนี้จะส่งผลให้ส่วนหนึ่งของหลุมขยายไปสู่อนาคตซึ่งหมายความว่าเรื่องที่ถูกดูดเข้าไปจะทำให้เวลาเดินทางไปข้างหน้า จนถึงตอนนี้แนวความคิดที่ขยายความคิดยังคงเป็นทฤษฎี
นักวิทยาศาสตร์อาจพบหลุมดำจากจักรวาลอื่น
การสังเกตที่ขัดแย้งกันอย่างหนึ่งแสดงให้เห็นว่าจักรวาลของเราเป็นผู้มาหาเรา จักรวาลก่อนหน้านี้อาจมีอยู่ก่อนหน้าเราและจะมีหลุมดำ Roger Penrose นักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ผู้โด่งดังแห่งมหาวิทยาลัยอ๊อกซฟอร์ดได้อ้างว่ารังสีพื้นหลังของจักรวาลซึ่งเป็นของที่ระลึกอันทรงพลังจาก Big Bang นั้นมีรอยประทับของหลุมดำเหล่านี้มาก่อน นักวิทยาศาสตร์คนอื่นแย้งว่าข้อมูลของ Penrose นั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าเสียงรบกวนแบบสุ่ม แต่ความเป็นไปได้ยังคงน่าสนใจ
อีกไม่นานเราจะเห็นภาพหลุมดำ
ในไม่กี่วันนักฟิสิกส์ก็พร้อมที่จะเปิดภาพหลุมดำแห่งแรก สัตว์ร้ายมหึมานี้แฝงตัวอยู่ในใจกลางกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา การจับภาพมันเป็นเป้าหมายของ Event Horizon Telescope เครื่องมือนี้เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลกซึ่งได้รวมพลังในการซูมเข้าใกล้ใจกลางกาแลคซีมากกว่าที่เคยเป็นมา กล้องโทรทรรศน์ควรจะสามารถมองเห็นเงาของหลุมดำในวัตถุรอบ ๆ และคาดว่าจะมีภาพในวันที่ 10 เมษายน
