เราอาศัยอยู่ในหลุมดำหรือไม่? ชีวิตภายในหลุมดำ จักรวาลอยู่ในหลุมดำ

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันเสนอสมมติฐานที่เหลือเชื่ออย่างยิ่งว่าจักรวาลอันกว้างใหญ่ทั้งหมดของเราตั้งอยู่ภายในหลุมดำขนาดยักษ์ น่าแปลกที่แบบจำลองดังกล่าวสามารถอธิบายความลึกลับมากมายของจักรวาลได้

นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันจาก Indiana University Nikodem Poplavsky เป็นผู้ก่อตั้งทฤษฎีโครงสร้างจักรวาลของเราที่ค่อนข้างผิดปกติ ตามทฤษฎีนี้ จักรวาลทั้งหมดของเราตั้งอยู่ภายในหลุมดำขนาดยักษ์ ซึ่งจะตั้งอยู่ในเอกภพที่ยิ่งใหญ่มาก

สมมติฐานที่ดูเหมือนผิดปกตินี้สามารถอธิบายความไม่สอดคล้องหลายอย่างที่มีอยู่ในทฤษฎีสมัยใหม่ของจักรวาล Poplavsky นำเสนอทฤษฎีของเขาเมื่อปีที่แล้ว และตอนนี้เขาได้ปรับปรุงและขยายขอบเขตอย่างมีนัยสำคัญ

หลุมดำ - ทางเข้าสู่อุโมงค์กาลอวกาศ

ในแบบจำลองการสร้างเอกภพที่พัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ข้อสันนิษฐานนี้ถือเป็นสมมุติฐานว่าหลุมดำ
เป็นทางเข้าสู่รูหนอนของไอน์สไตน์-โรเซน นั่นคืออุโมงค์อวกาศที่เชื่อมต่อส่วนต่าง ๆ ของกาลอวกาศสี่มิติ

ในแบบจำลองนี้ หลุมดำเชื่อมต่อกันด้วยอุโมงค์ไปยังขั้วตรงข้ามของมันเอง นั่นคือหลุมขาว ซึ่งอยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของอุโมงค์เวลา มันอยู่ภายในรูหนอนที่มีโครงสร้างของจักรวาลที่สังเกตเห็นการขยายตัวของพื้นที่อย่างต่อเนื่อง

ตอนนี้ Poplavsky สรุปได้ว่าจักรวาลของเราคือภายในของอุโมงค์นี้ที่เชื่อมระหว่างหลุมดำและหลุมขาว แบบจำลองของจักรวาลดังกล่าวอธิบายปัญหาที่แก้ไม่ได้ส่วนใหญ่ของจักรวาลวิทยาสมัยใหม่: สสารมืด พลังงานมืด ผลกระทบของควอนตัมในการวิเคราะห์แรงโน้มถ่วงในระดับจักรวาล

ในการสร้างแบบจำลองผู้เขียนทฤษฎีใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์พิเศษ - ทฤษฎีการบิด ในนั้นกาลอวกาศจะปรากฏเป็นลำแสงเดียวซึ่งบิดภายใต้อิทธิพลของความโค้งโน้มถ่วงของกาลอวกาศ ความโค้งเหล่านี้สามารถตรวจจับได้แม้ด้วยวิธีสังเกตที่ไม่สมบูรณ์ทั่วโลกของเรา

โลกแห่งความเป็นจริงเป็นอย่างไร?

ดังนั้น ในโลกรอบตัวของเรา ทุกคนจึงมองเห็นเฉพาะสิ่งที่สัมผัสได้ เช่น แมลงที่คลานอยู่บนลูกโป่ง รู้สึกว่ามันแบนและไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะตรวจจับการบิดงอของกาลอวกาศที่ยืดหยุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณอยู่ในมิตินี้

แน่นอน แบบจำลองโครงสร้างของเอกภพดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าหลุมดำแต่ละหลุมในเอกภพของเราเป็นประตูสู่เอกภพอื่น แต่ยังไม่ชัดเจนว่ามี "เลเยอร์" กี่ชั้นตามที่ Poplavsky เรียกพวกมันว่ามีอยู่จริงในเอกภพที่ยิ่งใหญ่-N คูณ-ยิ่งใหญ่-ยิ่งใหญ่ ซึ่งหลุมดำของเรากับจักรวาลของเราตั้งอยู่

สมมติฐานที่เหลือเชื่อได้รับการยืนยันแล้ว

เป็นไปได้ไหมที่จะยืนยันสมมติฐานที่เหลือเชื่อด้วยบางสิ่ง? Nikodem Poplavsky เชื่อว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ ท้ายที่สุดแล้วในจักรวาลของเรา หลุมดำและดาวทุกดวงหมุนรอบตัวเอง ด้วยเหตุผลเชิงตรรกะ มันควรจะเหมือนกันทุกประการในจักรวาลอันยิ่งใหญ่ ซึ่งหมายความว่าพารามิเตอร์การหมุนของจักรวาลของเราจะต้องเหมือนกับของหลุมดำที่มันตั้งอยู่

ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของดาราจักรชนิดก้นหอยควรบิดไปทางซ้าย และอีกส่วนหนึ่งที่อยู่ตรงข้ามกันควรบิดไปทางขวา และตามข้อมูลเชิงสังเกตการณ์สมัยใหม่ กาแลคซีชนิดก้นหอยส่วนใหญ่บิดไปทางซ้าย - "ถนัดซ้าย" และอีกส่วนตรงข้ามกับจักรวาลที่สังเกตได้ ซึ่งตรงกันข้าม - กาแลคซีก้นหอยส่วนใหญ่บิดเป็นเกลียว ทางขวา.

ฉันรู้ว่าสิ่งนี้ไม่ได้รับการต้อนรับที่นี่ แต่ฉันกำลังโพสต์ข้ามจากที่นี่ตามคำขอโดยตรงจากผู้เขียน Nikolai Nikolayevich Gorkavy มีโอกาสที่แนวคิดของพวกเขาจะปฏิวัติวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ และเป็นการดีกว่าที่จะอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้ในต้นฉบับมากกว่าการเล่าขานของ ren-tv หรือ tape.ru

สำหรับใครที่ไม่ได้ติดตามกระทู้ ลองพิจารณาหลุมดำสองหลุมที่หมุนรอบกันและกัน โดยมีมวล 15 และ 20 หน่วย (มวลของดวงอาทิตย์) ไม่ช้าก็เร็วพวกมันจะรวมกันเป็นหลุมดำแห่งเดียว แต่มวลของมันจะไม่ถึง 35 หน่วย แต่พูดเพียง 30 หน่วย ส่วนที่เหลืออีก 5 จะบินออกไปในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง นี่คือพลังงานที่กล้องโทรทรรศน์ความโน้มถ่วง LIGO จับภาพได้

สาระสำคัญของแนวคิดของ Gorkavy และ Vasilkov มีดังต่อไปนี้ สมมติว่าคุณเป็นผู้สังเกตการณ์ นั่งอยู่บนเก้าอี้และรู้สึกถึงแรงดึงดูดของมวล 35 หน่วยหารด้วยกำลังสองของระยะทาง แล้วแบม - ในหนึ่งวินาทีมวลของพวกมันจะลดลงเหลือ 30 หน่วย สำหรับคุณ ตามหลักการสัมพัทธภาพ มันจะแยกไม่ออกจากสถานการณ์เมื่อคุณถูกโยนไปในทิศทางตรงกันข้ามด้วยแรง 5 หน่วย หารด้วยกำลังสองของระยะทาง นั่นคือแยกไม่ออกจากความต้านแรงโน้มถ่วง

ยูพีดี: เพราะ ไม่ใช่ทุกคนที่เข้าใจย่อหน้าก่อนหน้า พิจารณาการทดลองทางความคิดโดยการเปรียบเทียบที่เสนอใน ดังนั้น คุณจึงเป็นผู้สังเกตการณ์ นั่งอยู่ในถังซึ่งหมุนเป็นวงโคจรเป็นวงกลมสูงมากรอบศูนย์กลางมวลของหลุมดำคู่นี้ ดังที่คุณปู่ไอน์สไตน์เคยพูดไว้ คุณไม่สามารถบอกความแตกต่างระหว่างการโคจรและการแขวนอยู่กับที่สักแห่งในอวกาศระหว่างกาแล็กซี่ได้ ทีนี้ สมมุติว่าหลุมดำรวมตัวกัน และมวลส่วนหนึ่งของพวกมันก็หลุดลอยไป ในเรื่องนี้ คุณจะต้องย้ายไปยังวงโคจรที่สูงขึ้นรอบๆ จุดศูนย์กลางมวลเดียวกัน แต่มีหลุมดำที่ผสานกันแล้ว และคุณจะรู้สึกถึงการเปลี่ยนไปสู่วงโคจรอื่นในรถถังของคุณ (ขอบคุณโลหะ) ผู้สังเกตการณ์ภายนอกที่ระยะอนันต์จะมองว่ามันเป็นการเตะที่ผลักคุณออกจากจุดศูนย์กลางมวล /กปปส

นอกจากนี้ยังมีการคำนวณมากมายด้วยเทนเซอร์สัมพัทธภาพที่น่ากลัว หลังจากการตรวจสอบอย่างละเอียดแล้ว การคำนวณเหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในสองบทความใน MNRAS ซึ่งเป็นหนึ่งในวารสารเกี่ยวกับฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในโลก ลิงก์ไปยังบทความ:, (พิมพ์ล่วงหน้าพร้อมคำนำผู้เขียน).

และข้อสรุปมีดังนี้: ไม่มีบิ๊กแบง แต่มี (และเป็น) หลุมดำขนาดใหญ่ ที่หลอกหลอนพวกเราทุกคน

หลังจากการเปิดตัวบทความหลักสองบทความพร้อมคำตอบทางคณิตศาสตร์ ภารกิจในการเขียนบทความที่ได้รับความนิยมและกว้างขึ้น รวมถึงการส่งเสริมจักรวาลวิทยาอวกาศที่ได้รับการฟื้นฟูก็อยู่ในวาระการประชุม และปรากฎว่าชาวยุโรปสามารถตอบสนองต่อบทความที่สองได้อย่างน่าประหลาดใจซึ่งได้เชิญให้ฉันทำรายงานครบ 25 นาทีในเดือนมิถุนายนเกี่ยวกับการเร่งความเร็วของเอกภพด้วยมวลที่แปรผัน ฉันเห็นว่านี่เป็นสัญญาณที่ดี: ผู้เชี่ยวชาญเบื่อกับ "ความมืดของจักรวาลวิทยา" และกำลังมองหาทางเลือกอื่น

นอกจากนี้ นักข่าว Ruslan Safin ได้ส่งคำถามเกี่ยวกับการเปิดตัวบทความที่สอง คำตอบฉบับย่อค่อนข้างสั้นได้รับการเผยแพร่ในวันนี้ใน Yuzhnouralskaya Panorama ภายใต้หัวข้อบรรณาธิการ "Inside a Black Hole นักดาราศาสตร์ Nikolai Gorkavy พบศูนย์กลางจักรวาล

ประการแรกเพื่อความจริงฉันต้องสังเกตว่าเป็น Alexander Vasilkov ที่เริ่มถามคำถาม "ไร้เดียงสา" อย่างแข็งขัน: จักรวาลมีศูนย์กลางหรือไม่? - ซึ่งเริ่มต้นงานด้านจักรวาลวิทยาเพิ่มเติมทั้งหมดของเรา เราก็เลยค้นหาจนเจอศูนย์นี้ด้วยกัน ประการที่สอง หนังสือพิมพ์ขอรูปถ่ายร่วมกันของเรา แต่ก็ไม่ได้รอ ดังนั้นฉันจึงนำมันมาที่นี่พร้อมกับข้อความทั้งหมดของบทสัมภาษณ์ที่ Sasha อ่านและเสริมตามความคิดเห็นของเขา เราอยู่ที่นี่: Alexander Pavlovich Vasilkov ทางซ้ายและฉันทางขวา:

1. หลังจากการเผยแพร่บทความแรกของคุณกับ Vasilkov คุณได้แนะนำว่าการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพที่สังเกตได้นั้นสัมพันธ์กับการครอบงำของแรงที่น่ารังเกียจมากกว่าแรงที่น่าดึงดูดในระยะทางไกล ในบทความใหม่ คุณได้ข้อสรุปที่แตกต่างออกไป - เกี่ยวกับการขยายตัวแบบเร่งโดยสัมพัทธ์: สำหรับเราแล้วดูเหมือนว่ามีบางอย่างกำลังเร่งขึ้น เพราะตัวเราเองกำลังชะลอตัวลง อะไรนำคุณไปสู่ความคิดนี้

ในบทความปี 2016 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Royal Astronomical Society Alexander Vasilkov และฉันแสดงให้เห็นว่าหากมวลโน้มถ่วงของวัตถุเปลี่ยนไป นอกเหนือจากการเร่งความเร็วแบบนิวตันตามปกติแล้ว แรงเพิ่มเติมจะเกิดขึ้นรอบๆ วัตถุนั้น มันตกลงในสัดส่วนผกผันกับระยะห่างจากวัตถุ นั่นคือช้ากว่าแรงนิวตันซึ่งขึ้นอยู่กับกำลังสองของระยะทาง ดังนั้นพลังใหม่ควรครองในระยะทางไกล ด้วยการลดลงของมวลของวัตถุ แรงใหม่ทำให้เกิดแรงผลักหรือแรงต้านแรงโน้มถ่วงเพิ่มขึ้น - มีแรงดึงดูดเพิ่มเติมคือแรงดึงดูดสูง มันเป็นผลลัพธ์ทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดซึ่งแก้ไขวิธีแก้ปัญหา Schwarzschild ที่รู้จักกันดีและได้ภายใต้กรอบของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของ Einstein ข้อสรุปนี้ใช้ได้กับมวลทุกขนาดและจัดทำขึ้นสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่ง

แต่เมื่อพูดถึงผลลัพธ์เหล่านี้ เราได้แสดงสมมติฐานเพิ่มเติมด้วยวาจา - แต่หวังว่าการต้านแรงโน้มถ่วงที่พบนั้นมีส่วนรับผิดชอบต่อการขยายตัวของเอกภพและเร่งการขยายตัวในสายตาของผู้สังเกตการณ์ซึ่งก็คือคุณและฉัน ในขณะที่ทำงานในบทความที่สองซึ่งตีพิมพ์ในวารสารเดียวกันเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้ และอุทิศให้กับจักรวาลวิทยาโดยตรงแล้ว เราพบว่าความเป็นจริงนั้นยากกว่าที่เราคาดไว้ ใช่ การต้านแรงโน้มถ่วงที่พบมีส่วนรับผิดชอบต่อบิ๊กแบงและการขยายตัวของเอกภพอย่างเห็นได้ชัด - เราคิดถูกในสมมติฐานของเรา แต่การเร่งความเร็วเล็กน้อยของการขยายตัวของจักรวาลวิทยาที่ตรวจพบโดยผู้สังเกตการณ์ในปี 1998 กลับกลายเป็นว่าไม่เกี่ยวข้องกับการต้านแรงโน้มถ่วง แต่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงมากเกินไปจากบทความปี 2016 ของเรา ผลการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดที่เป็นผลบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าการเร่งความเร็วนี้จะมีสัญญาณที่สังเกตได้ก็ต่อเมื่อมวลบางส่วนของเอกภพเพิ่มขึ้นเท่านั้น ไม่ลดลง ในการให้เหตุผลเชิงคุณภาพ เราไม่ได้พิจารณาว่าพลวัตของการขยายตัวของเอกภพนั้นดูแตกต่างอย่างมากจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งและผู้สังเกตการณ์ที่นั่งอยู่ในดาราจักรที่กำลังขยายตัว

คณิตศาสตร์ซึ่งฉลาดกว่าเรานำไปสู่ภาพต่อไปนี้ของวิวัฒนาการของจักรวาล: เนื่องจากการรวมตัวของหลุมดำและการเปลี่ยนมวลของพวกมันเป็นคลื่นความโน้มถ่วง มวลของจักรวาลที่ยุบตัวของวัฏจักรสุดท้ายจึงลดลงอย่างรวดเร็ว - และการต่อต้านแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงได้เกิดขึ้นซึ่งทำให้เกิดบิ๊กแบงนั่นคือการขยายตัวสมัยใหม่ของจักรวาล แรงโน้มถ่วงนี้ลดลงและถูกแทนที่ด้วยแรงโน้มถ่วงมากเกินไปเนื่องจากการเติบโตของหลุมดำขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นที่ใจกลางจักรวาล มันเพิ่มขึ้นเนื่องจากการดูดซับของคลื่นความโน้มถ่วงพื้นหลังซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงของอวกาศ การเติบโตของหลุมดำขนาดใหญ่นี้เองที่ทำให้เกิดการยืดขยายของส่วนที่สังเกตได้ของจักรวาลรอบตัวเรา ผลกระทบนี้ถูกตีความโดยผู้สังเกตการณ์ว่าเป็นการเร่งการขยายตัว แต่ในความเป็นจริง นี่คือการชะลอตัวที่ไม่สม่ำเสมอของการขยายตัว ท้ายที่สุด หากรถคันหลังตามหลังรถคันหน้าในคอลัมน์ของรถ นั่นอาจหมายถึงทั้งการเร่งความเร็วของรถคันแรกและการเบรกของรถคันหลัง จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ อิทธิพลของหลุมดำขนาดใหญ่ที่กำลังเติบโตทำให้เกิดการปรากฏในสมการฟรีดแมนที่เรียกว่า การคำนวณของนักทฤษฎีควอนตัมแตกต่างจากการสังเกตด้วยขนาด 120 คำสั่ง แต่เราคำนวณภายใต้กรอบของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิก และมันก็เข้ากันได้ดีกับข้อมูลของดาวเทียมพลังค์ และข้อสรุปที่ว่ามวลของเอกภพกำลังเพิ่มขึ้นเป็นโอกาสที่ยอดเยี่ยมในการสร้างแบบจำลองวัฏจักรของเอกภพ ซึ่งเป็นความฝันของนักจักรวาลวิทยาหลายชั่วอายุคน แต่มันไม่ได้อยู่ในมือ จักรวาลเป็นลูกตุ้มขนาดใหญ่ที่หลุมดำกลายเป็นคลื่นความโน้มถ่วง จากนั้นกระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้น ที่นี่ ข้อสรุปของไอน์สไตน์ที่ว่าคลื่นความโน้มถ่วงไม่มีมวลความโน้มถ่วงมีบทบาทสำคัญ ซึ่งช่วยให้เอกภพเปลี่ยนมวลและหลีกเลี่ยงการพังทลายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

2. หลุมดำขนาดใหญ่ที่กำลังเติบโตซึ่งมีหน้าที่ในการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพปรากฏขึ้นอย่างไร?

ธรรมชาติของสสารมืด ซึ่งยกตัวอย่างเช่น ทำให้เกิดการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วของกาแลคซี เป็นเรื่องลึกลับมาเกือบศตวรรษ ผลลัพธ์ล่าสุดจากหอดูดาว LIGO ซึ่งจับคลื่นความโน้มถ่วงหลายจุดจากการรวมตัวของหลุมดำขนาดมหึมา ได้เปิดม่านแห่งความลึกลับขึ้น นักวิจัยจำนวนหนึ่งได้เสนอแบบจำลองตามสสารมืดที่ประกอบด้วยหลุมดำ ในขณะที่หลายคนเชื่อว่าพวกมันมาจากวัฏจักรสุดท้ายของจักรวาล แท้จริงแล้ว หลุมดำเป็นวัตถุขนาดมหึมาชนิดเดียวที่ไม่สามารถทำลายได้แม้โดยการบีบอัดของจักรวาล หากหลุมดำประกอบขึ้นเป็นมวลของมวลแบริออนิกของเอกภพ เมื่อเอกภพถูกบีบอัดจนมีขนาดไม่กี่ปีแสง หลุมดำเหล่านี้จะรวมเข้าด้วยกันอย่างแข็งขัน ทิ้งสัดส่วนมวลที่มีนัยสำคัญไว้ในคลื่นความโน้มถ่วง . เป็นผลให้มวลรวมของเอกภพจะลดลงอย่างรวดเร็วและ ณ สถานที่ที่เมฆของรูเล็ก ๆ รวมตัวกันจะมีหลุมดำขนาดใหญ่ที่มีขนาดตามลำดับของปีแสงและมีมวลหลายล้านล้าน มวลดวงอาทิตย์ เป็นผลมาจากการล่มสลายของเอกภพและการรวมตัวของหลุมดำ และหลังจากบิกแบง มันเริ่มเติบโต ดูดซับรังสีความโน้มถ่วงและสสารใดๆ รอบตัว นักเขียนหลายคนรวมถึง Penrose เข้าใจว่า superhole ดังกล่าวจะปรากฏขึ้นในขั้นตอนการล่มสลายของเอกภพ แต่ไม่มีใครรู้ว่า Big Black Hole มีความสำคัญต่อพลวัตของการขยายตัวที่ตามมาของเอกภพอย่างไร

3. ห่างจากเราแค่ไหนและอยู่ที่ไหน (ในส่วนใดของท้องฟ้า) พารามิเตอร์ของมันคืออะไร?

เราเชื่อว่าในระยะทางประมาณห้าหมื่นล้านปีแสง การศึกษาอิสระทั้งชุดพูดถึงแอนไอโซโทรปีของปรากฏการณ์จักรวาลวิทยาต่างๆ และหลายชิ้นชี้ไปที่พื้นที่บนท้องฟ้าใกล้กับกลุ่มดาวเซ็กแทนต์สลัวๆ ในจักรวาลวิทยา คำว่า "แกนปีศาจ" ก็ปรากฏขึ้นด้วยซ้ำ ตามค่าปัจจุบันของการขยายตัวที่เร่งขึ้นของเอกภพ เราสามารถประมาณขนาดของหลุมดำขนาดใหญ่ที่หนึ่งพันล้านปีแสง โดยให้มวลของมันอยู่ที่ 6 * 10^54 กรัม หรือหลายพันล้านล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ นั่นคือ เติบโตขึ้นกว่าพันล้านเท่าตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง! แต่เราได้รับข้อมูลเกี่ยวกับมวลของหลุมดำขนาดใหญ่ด้วยความล่าช้าหลายพันล้านปี ในความเป็นจริง Big Black Hole มีขนาดใหญ่กว่านั้นมาก แต่ยากที่จะบอกว่ามากน้อยเพียงใด จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม

4. เป็นไปได้หรือไม่ที่จะมองเห็นด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือที่มีอยู่ ถ้าไม่ใช่ตัว LBH เอง อย่างน้อยก็สัญญาณทางอ้อมที่บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของมันในส่วนนี้ของเอกภพจากระยะที่ LBH นี้ตั้งอยู่ จะเปิดให้เรียนโดยตรงภายใต้เงื่อนไขใดบ้าง?

หลังจากศึกษาความเร่งของการขยายตัวของเอกภพและขึ้นอยู่กับเวลาแล้ว เราจะกำหนดวิวัฒนาการของพารามิเตอร์ของบิ๊กแบล็คโฮล แอนไอโซโทรปีของผลกระทบทางจักรวาลวิทยาแสดงออกมาในการกระจายตัวของความผันผวนของ CMB เหนือท้องฟ้า ในการวางแนวแกนของดาราจักร และในปรากฏการณ์อื่นๆ อีกหลายอย่าง นี่เป็นวิธีศึกษาหลุมดำขนาดใหญ่จากระยะไกล เราก็จะศึกษามันโดยตรงแต่ภายหลัง

5. เราจะเห็นอะไรหากบินมาที่ BCH นี้ได้? เป็นไปได้ไหมที่จะดำลงไปโดยไม่เสี่ยงต่อชีวิต? เราจะพบอะไรอยู่ใต้พื้นผิวของมัน?

สำหรับภายในของหลุมดำ แม้แต่ในตำราก็มีข้อมูลที่ขัดแย้งกันมากมาย หลายคนคิดว่าที่ขอบของหลุมดำเราจะถูกแรงคลื่นฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยอย่างแน่นอน แม้แต่คำว่า "การทำให้เป็นสปาเก็ตตี้" ก็เกิดขึ้นแล้ว ในความเป็นจริง แรงไทดัลที่ขอบของหลุมดำขนาดใหญ่มากนั้นมองไม่เห็นโดยสิ้นเชิง และตามการแก้สมการอย่างเข้มงวดของไอน์สไตน์ กระบวนการข้ามขอบเขตของหลุมดำนั้นไม่ใช่เรื่องธรรมดาสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่ตกลงไป ฉันเชื่อว่าใต้พื้นผิวของ Great Black Hole เราจะเห็นจักรวาลเดียวกันเกือบทั้งหมด - กาแลคซีเหล่านั้นที่พุ่งเข้าไปในนั้นก่อนหน้านี้ ความแตกต่างที่สำคัญคือการเปลี่ยนแปลงในการถอยร่นของกาแลคซีไปสู่การบรรจบกัน: นักวิจัยทุกคนเห็นพ้องต้องกันว่าทุกสิ่งในหลุมดำตกลงสู่ศูนย์กลาง

6. ถ้าหลุมดำนี้โตขึ้น วันหนึ่งมันจะดูดสสารที่เหลือทั้งหมดเข้าไปในตัวมันเอง จะเกิดอะไรขึ้น?

ขอบเขตของหลุมดำขนาดใหญ่จะไปที่ขอบเขตของเอกภพที่สังเกตได้ และชะตากรรมของมันจะหยุดทำให้เราตื่นเต้น และจักรวาลภายในรูจะเข้าสู่ช่วงที่สองของวงจร - เมื่อการขยายตัวถูกแทนที่ด้วยการหดตัว ไม่มีอะไรน่าสลดใจในเรื่องนี้ เพราะการหดตัวจะใช้เวลาประมาณหลายพันล้านปีเช่นเดียวกันกับการขยายตัว สิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดในวัฏจักรของจักรวาลนี้จะรู้สึกถึงปัญหาในอีกหลายหมื่นล้านปี เมื่ออุณหภูมิของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลสูงขึ้นมากจนดาวเคราะห์จะร้อนมากเกินไปเนื่องจากท้องฟ้ายามค่ำคืนที่อบอุ่น บางทีสำหรับมนุษย์ต่างดาวบางคนซึ่งดวงอาทิตย์จะดับลง ในทางกลับกัน มันจะเป็นความรอดแม้ว่าจะเป็นเพียงชั่วคราว - เป็นเวลาร้อยล้านปี เมื่อเอกภพในปัจจุบันหดตัวลงเหลือไม่กี่ปีแสง มันจะสูญเสียมวลของมันอีกครั้ง ทำให้เกิดบิ๊กแบง วัฏจักรการขยายตัวรอบใหม่จะเริ่มต้นขึ้น และ Big Black Hole ใหม่จะปรากฏขึ้นที่ใจกลางจักรวาล

7. คุณคิดว่าเหตุการณ์นี้ (การล่มสลายของจักรวาลเป็น BCH) ควรเกิดขึ้นเมื่อไหร่? ช่วงเวลานี้เหมือนกันสำหรับรอบการขยาย/การบีบอัดทั้งหมด หรือสามารถเปลี่ยนแปลงได้หรือไม่

ฉันคิดว่าวัฏจักรจักรวาลดำเนินไปตามช่วงเวลาหนึ่งด้วยความแม่นยำที่ดี ซึ่งเกี่ยวข้องกับมวลรวมและพลังงานของเอกภพ เป็นการยากที่จะบอกว่าเราอยู่ในช่วงใดของวัฏจักรของเรา - สำหรับสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองจักรวาลวิทยาเฉพาะด้วยจำนวนแบริออน หลุมดำ คลื่นความโน้มถ่วง และการแผ่รังสีประเภทอื่นๆ ตามจำนวนที่กำหนด เมื่อไหร่ขอบของ Big Black Hole ที่กำลังเติบโตจะแซงหน้าเรา? การคำนวณแสดงให้เห็นว่ามันจะเข้าสู่โหมดการขยายตัวของซูเปอร์ลูมินัลอย่างแน่นอน ซึ่งไม่ละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพ เนื่องจากขอบเขตของหลุมดำไม่ใช่วัตถุที่เป็นวัตถุ แต่ความเร็วแสงยวดยิ่งนี้หมายความว่าการเผชิญหน้ากับขอบเขตของหลุมดำขนาดใหญ่นี้สามารถเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ - เราจะไม่สามารถตรวจจับการเข้าใกล้ของมันจากการสังเกตบางอย่างที่ถูกจำกัดด้วยความเร็วแสง เพื่อหลีกเลี่ยงความตื่นตระหนก ฉันพูดซ้ำ: ฉันไม่เห็นอะไรที่น่าสลดใจในเรื่องนี้ แต่นักจักรวาลวิทยาจะเริ่มสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงสีแดงของกาแลคซีไกลโพ้นจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินได้อย่างไร แต่สำหรับสิ่งนี้แสงจากพวกเขาจะต้องมีเวลามาถึงเรา

8. ข้อมูลเชิงสังเกตการณ์และเชิงทฤษฎีใดที่สนับสนุนแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่คุณเสนอ หรืออาจทำให้เป็นข้อบังคับ

สมการฟรีดมันน์แบบคลาสสิกมีพื้นฐานอยู่บนหลักการของไอโซโทรปีและความเป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้น โดยหลักการแล้ว จักรวาลวิทยาแบบดั้งเดิม ไม่สามารถพิจารณาผลกระทบแบบแอนไอโซโทรปี (anisotropy effect) ที่ผู้สังเกตการณ์หลายคนพูดถึงได้ สมการของฟรีดแมนที่ปรับปรุงแล้วซึ่งได้รับในเอกสารของ Vasilkov และ I ในปี 2018 รวมถึงผลกระทบแบบแอนไอโซโทรปิก เนื่องจากหลุมดำขนาดใหญ่อยู่ในทิศทางที่แน่นอน นี่เป็นการเปิดโอกาสสำหรับการศึกษาผลกระทบเหล่านี้ ซึ่งจะยืนยันทฤษฎีด้วย เราไม่ได้สร้างจักรวาลวิทยาใหม่ เราเพียงแค่ใส่น้ำพุไดนามิกที่ขาดหายไปเข้าไปในจักรวาลวิทยาแบบคลาสสิกที่มีการพัฒนาอย่างดีซึ่งเกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยเริ่มจากงานของ Gamow และกลุ่มของเขา เรากำลังรื้อฟื้นจักรวาลวิทยาดั้งเดิมนี้อีกครั้งโดยทำให้เป็นส่วนหนึ่งของฟิสิกส์สามัญ ตอนนี้ไม่มีข้อสันนิษฐานใด ๆ เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงควอนตัม เกี่ยวกับมิติเชิงพื้นที่พิเศษ และเกี่ยวกับตัวตนด้านมืด เช่น "การพองตัว" "การเปลี่ยนเฟสในสุญญากาศ" "พลังงานมืด" และ "สสารมืด" มันทำงานภายใต้กรอบของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิกและผ่านการทดสอบอย่างดีของไอน์สไตน์เท่านั้น โดยใช้ส่วนประกอบของจักรวาลที่รู้จักเท่านั้น เช่น หลุมดำและคลื่นความโน้มถ่วง เนื่องจากมันอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ดี สิ่งนี้ทำให้เป็นข้อบังคับอย่างยิ่ง - ตามหลักการของวิทยาศาสตร์ มีแบบจำลองจักรวาลวิทยามากมาย แต่ความจริงก็คือแบบจำลองเดียว จักรวาลวิทยาแบบคลาสสิกที่ได้รับการฟื้นฟูนั้นสวยงามและเรียบง่ายอย่างน่าทึ่ง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ฉันเชื่อว่าเราได้เรียนรู้วิธีการดำรงอยู่ที่แท้จริงของเอกภพแล้ว

โลกไม่ได้เป็นหนี้คุณ - มันอยู่ที่นี่ก่อนคุณ
- มาร์ค ทเวน

ผู้อ่านถามว่า:

ทำไมเอกภพไม่ยุบเป็นหลุมดำทันทีหลังบิกแบง?

พูดตามตรงฉันคิดเรื่องนี้มากด้วยตัวเอง และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม

จักรวาลเต็มไปด้วยทุกสิ่งในทุกวันนี้ กาแล็กซีของเราเป็นดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ก๊าซ ฝุ่น สสารมืดจำนวนมาก ซึ่งมีดาวฤกษ์อยู่ระหว่าง 200 ถึง 400 พันล้านดวง และมีน้ำหนักรวมมากกว่าระบบสุริยะของเราทั้งหมดล้านล้านเท่า แต่ดาราจักรของเราเป็นเพียงหนึ่งในดาราจักรขนาดใกล้เคียงกันจำนวนล้านล้านดวงที่กระจายอยู่ทั่วจักรวาล

แต่ไม่ว่าเอกภพจะมีขนาดใหญ่เพียงใด มวลนี้กระจายไปทั่วอวกาศอันกว้างใหญ่ ส่วนที่สังเกตได้ของเอกภพมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 92 พันล้านปีแสง ซึ่งยากต่อการจินตนาการเมื่อเทียบกับขอบเขตของระบบสุริยะของเรา วงโคจรของดาวพลูโตและวัตถุอื่นๆ ในแถบไคเปอร์คือ 0.06% ของปีแสง ดังนั้นเราจึงมีมวลมหาศาลกระจายอยู่ในปริมาณมหาศาล และฉันอยากจะจินตนาการว่ามันสัมพันธ์กันอย่างไร

ดวงอาทิตย์ของเราหนัก 2*10^30 กก. ซึ่งหมายความว่าประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 10^57 หากเราพิจารณาว่าจักรวาลมีมวลสารธรรมดา 10^24 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ปรากฎว่ามีนิวคลีออน 10^81 ในทรงกลมที่มีรัศมี 46 พันล้านกิโลเมตร ถ้าคุณคำนวณความหนาแน่นเฉลี่ยของเอกภพ มันจะเท่ากับประมาณสองโปรตอนต่อลูกบาศก์เมตร และนี่คือ MISER!

ดังนั้น หากเราเริ่มคิดถึงช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาจักรวาลของเรา เมื่อสสารและพลังงานทั้งหมดถูกรวบรวมไว้ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก ซึ่งเล็กกว่าระบบสุริยะของเรามาก เราจะต้องคิดถึงคำถามของเรา ผู้อ่าน

เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 พิโกวินาทีหลังจากบิกแบง สสารทั้งหมดนี้รวมอยู่ในดวงดาว กาแล็กซี กระจุกดาว และกระจุกดาวซูเปอร์คลัสเตอร์ของเอกภพอยู่ในปริมาตรที่เล็กกว่าทรงกลมที่มีรัศมีเท่ากับรัศมีปัจจุบันของวงโคจรของโลก

และโดยไม่ต้องดูแคลนทฤษฎีที่ว่าจักรวาลทั้งหมดมีขนาดที่เล็กขนาดนั้น สมมติว่าเรารู้จักหลุมดำที่มีอยู่แล้วและมีมวลน้อยกว่ามวลของเอกภพมาก และขนาดของมันก็ใหญ่กว่าที่กล่าวไว้มาก ปริมาณ!

ต่อหน้าคุณ - กาแล็กซีทรงรีขนาดยักษ์ Messier 87 ซึ่งเป็นกาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุดในระยะทาง 50 ล้านปีแสงจากเรา ซึ่งคิดเป็น 0.1% ของรัศมีของเอกภพที่สังเกตได้ ที่ใจกลางของมันคือหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลถึง 3.5 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่ามันมีรัศมี Schwarzschild - หรือรัศมีที่แสงไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ เป็นระยะทางประมาณ 1 หมื่นล้านกิโลเมตร ซึ่งเป็นระยะทาง 70 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์

ดังนั้น หากมวลในปริมาตรที่น้อยเช่นนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของหลุมดำ เหตุใดมวล 10 ^ 14 ที่ใหญ่ขึ้นในปริมาตรที่เล็กกว่านั้นจึงไม่นำไปสู่การปรากฏของหลุมดำ แต่เห็นได้ชัดว่า นำไปสู่การปรากฏของจักรวาลของเรา?

ดังนั้นเธอเกือบจะทำ เอกภพกำลังขยายตัวเมื่อเวลาผ่านไป และอัตราการขยายตัวของมันจะลดลงเมื่อเราก้าวไปสู่อนาคต ในอดีตอันไกลโพ้น ในเสี้ยววินาทีแรกของเอกภพ อัตราการขยายตัวของเอกภพนั้นเร็วกว่าที่เป็นอยู่มาก อีกเท่าไหร่?

ปัจจุบัน เอกภพกำลังขยายตัวในอัตราประมาณ 67 กม./วินาที/Mpc ซึ่งหมายความว่าทุกๆ เมกะพาร์เซก (ประมาณ 3.26 ล้านปีแสง) ที่มีบางสิ่งอยู่ห่างจากเรา ระยะห่างระหว่างเรากับวัตถุนั้นกำลังขยายตัวที่ a อัตราเร็ว 67 กิโลเมตรต่อวินาที เมื่ออายุของเอกภพมีหน่วยเป็นพิโกวินาที ความเร็วนี้จะเข้าใกล้ 10^46 km/s/Mpc หากจินตนาการถึงสิ่งนี้ เราสามารถพูดได้ว่าอัตราการขยายตัวเช่นนี้ในปัจจุบันจะทำให้สสารทุกอะตอมบนโลกเคลื่อนตัวออกห่างจากสิ่งอื่นอย่างรวดเร็วจนระยะห่างระหว่างพวกมันเพิ่มขึ้นทุกๆ วินาทีในปีแสง!

ส่วนขยายนี้อธิบายสมการข้างต้น ด้านหนึ่งคือ H อัตราการขยายตัวของเอกภพของฮับเบิล และอีกด้านหนึ่งคือสิ่งต่างๆ มากมาย แต่ที่สำคัญที่สุดคือตัวแปร ρ ซึ่งแสดงถึงความหนาแน่นของพลังงานของเอกภพ ถ้า H และ ρ สมดุลกันอย่างสมบูรณ์ เอกภพจะมีชีวิตอยู่ได้เป็นเวลานานมาก แต่ความไม่สมดุลแม้เพียงเล็กน้อยก็จะนำไปสู่ผลที่ไม่พึงประสงค์อย่างใดอย่างหนึ่งจากสองอย่าง

หากอัตราการขยายตัวของเอกภพน้อยกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับมวลและพลังงานของเอกภพ เอกภพของเราก็กำลังรอการล่มสลายในแทบจะทันทีทันใด การกลายเป็นหลุมดำหรือ Big Crunch จะเกิดขึ้นเร็วมาก และถ้าอัตราการขยายสูงขึ้นอีกนิด อะตอมก็จะไม่เชื่อมต่อกันเลย ทุกสิ่งจะขยายตัวอย่างรวดเร็วจนอนุภาคย่อยของอะตอมแต่ละอนุภาคมีอยู่ในเอกภพของมันเองโดยไม่มีอะไรมาเกี่ยวข้องด้วย

และอัตราการขยายจะต้องแตกต่างกันเท่าใดจึงจะได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเช่นนี้ 10%? ที่ 1%? ที่ 0.1%?

เอาให้สูงขึ้น ต้องใช้ความแตกต่างน้อยกว่า 1/10^24 เพื่อให้เวลาของเอกภพอยู่ได้ 10 พันล้านปี นั่นคือแม้ความแตกต่าง 0.00000001% จากอัตราการขยายตัวที่เกิดขึ้นก็เพียงพอสำหรับเอกภพที่จะยุบกลับในเวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาทีหากการขยายตัวช้าเกินไป หรือเพื่อป้องกันไม่ให้แม้แต่อะตอมของฮีเลียมเดียวก่อตัวขึ้นหากการขยายตัวมีขนาดใหญ่เกินไป

แต่เราไม่มีสิ่งนั้น: เรามีเอกภพ ซึ่งเป็นตัวอย่างของความสมดุลที่เกือบจะสมบูรณ์แบบระหว่างการขยายตัวและความหนาแน่นของสสารและการแผ่รังสี และสถานะปัจจุบันแตกต่างจากสมดุลในอุดมคติเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ไม่ใช่ศูนย์ ค่าคงที่ของจักรวาลวิทยา ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น เรายังไม่สามารถอธิบายได้ แต่บางทีคุณอาจต้องการศึกษาสิ่งที่อธิบายไม่ได้!

ทุกคนรู้จักแนวคิดของหลุมดำ - ตั้งแต่เด็กนักเรียนไปจนถึงผู้สูงอายุ มันถูกใช้ในวรรณกรรมวิทยาศาสตร์และนวนิยาย ในสื่อสีเหลือง และในการประชุมทางวิทยาศาสตร์ แต่ทุกคนไม่ทราบว่ารูเหล่านี้คืออะไรกันแน่

จากประวัติศาสตร์ของหลุมดำ

พ.ศ. 2326สมมติฐานแรกสำหรับการมีอยู่ของปรากฏการณ์เช่นหลุมดำถูกเสนอในปี พ.ศ. 2326 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ จอห์น มิเชล ในทฤษฎีของเขา เขาได้รวมการสร้างสรรค์สองอย่างของนิวตันเข้าด้วยกัน นั่นคือทัศนศาสตร์และกลศาสตร์ แนวคิดของมิเชลคือ: ถ้าแสงเป็นกระแสของอนุภาคเล็กๆ อนุภาคก็ควรจะสัมผัสกับแรงดึงดูดของสนามโน้มถ่วง เช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ ปรากฎว่ายิ่งดาวมีมวลมากขึ้น แสงก็ยิ่งต้านทานแรงดึงดูดได้ยากขึ้น 13 ปีหลังจากมิเชลล์ ลาปลาซ นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสเสนอทฤษฎีที่คล้ายกัน

พ.ศ. 2458อย่างไรก็ตาม ผลงานทั้งหมดของพวกเขายังคงไม่มีการอ้างสิทธิ์จนถึงต้นศตวรรษที่ 20 ในปี 1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและแสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงเป็นความโค้งของกาลอวกาศที่เกิดจากสสาร และไม่กี่เดือนต่อมา คาร์ล ชวาร์ซไชลด์ นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวเยอรมันใช้ทฤษฎีนี้เพื่อแก้ปัญหาทางดาราศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจง เขาสำรวจโครงสร้างของกาลอวกาศที่โค้งรอบดวงอาทิตย์และค้นพบปรากฏการณ์ของหลุมดำอีกครั้ง

(จอห์น วีลเลอร์เป็นผู้บัญญัติคำว่า "หลุมดำ")

2510จอห์น วีลเลอร์ นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันได้สรุปพื้นที่ที่สามารถขยำได้เหมือนเศษกระดาษ ให้เป็นจุดเล็กๆ และนิยามคำว่า "หลุมดำ"

2517สตีเฟน ฮอว์คิง นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษพิสูจน์ว่าหลุมดำแม้จะกลืนสสารโดยไม่หวนกลับ แต่ก็สามารถแผ่รังสีออกมาและระเหยกลายเป็นไอได้ในที่สุด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "รังสีฮอว์กิง"

2556การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับพัลซาร์และควาซาร์ ตลอดจนการค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล ทำให้สามารถอธิบายแนวคิดของหลุมดำได้ในที่สุด ในปี 2013 เมฆก๊าซ G2 เข้าใกล้หลุมดำมากและมีแนวโน้มว่าจะถูกดูดซับไว้ การสังเกตกระบวนการที่ไม่เหมือนใครเป็นโอกาสที่ดีในการค้นพบคุณลักษณะใหม่ๆ ของหลุมดำ

(วัตถุขนาดใหญ่ ราศีธนู A * มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 4 ล้านเท่า ซึ่งหมายถึงกระจุกดาวและการก่อตัวของหลุมดำ)

2560. กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากความร่วมมือของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ในหลายประเทศ ได้เชื่อมโยงกล้องโทรทรรศน์แปดตัวจากจุดต่างๆ ของทวีปของโลก ได้ทำการสังเกตการณ์หลุมดำซึ่งเป็นวัตถุมวลมหาศาลและอยู่ในกาแล็กซี M87 ซึ่งเป็นกลุ่มดาวราศีกันย์ มวลของวัตถุคือ 6.5 พันล้าน (!) เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งใหญ่กว่าวัตถุมวลมากอย่าง Sagittarius A * เท่าตัว สำหรับการเปรียบเทียบ เส้นผ่านศูนย์กลางจะน้อยกว่าระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพลูโตเล็กน้อย

การสังเกตการณ์ดำเนินการในหลายขั้นตอน เริ่มตั้งแต่ฤดูใบไม้ผลิปี 2017 และในช่วงปี 2018 จำนวนข้อมูลถูกคำนวณเป็นเพตะไบต์ ซึ่งจะต้องถอดรหัสและจะได้ภาพที่แท้จริงของวัตถุที่อยู่ห่างไกลมาก ดังนั้นจึงต้องใช้เวลาอีกสองปีเต็มในการสแกนข้อมูลทั้งหมดล่วงหน้าและรวมเข้าด้วยกันเป็นข้อมูลเดียว

2019ข้อมูลได้รับการถอดรหัสและนำออกมาแสดงได้สำเร็จ ทำให้เกิดภาพหลุมดำเป็นภาพแรก

(ภาพแรกของหลุมดำในกาแล็กซี M87 ในกลุ่มดาวราศีกันย์)

ความละเอียดของภาพช่วยให้คุณเห็นเงาของจุดที่ไม่หวนคืนที่กึ่งกลางของวัตถุ ภาพได้มาจากการสังเกตอินเตอร์เฟอโรเมตริกด้วยเส้นฐานที่ยาวเป็นพิเศษ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการสังเกตการณ์แบบซิงโครนัสของวัตถุหนึ่งชิ้นจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลายตัวซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยเครือข่ายและตั้งอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของโลกในทิศทางเดียว

หลุมดำคืออะไรจริงๆ?

คำอธิบายสั้น ๆ ของปรากฏการณ์ฟังดูเหมือนนี้

หลุมดำเป็นพื้นที่-เวลาที่มีแรงดึงดูดสูงมากจนไม่มีวัตถุใดๆ รวมทั้งควอนตัมแสง สามารถออกจากหลุมดำได้

หลุมดำครั้งหนึ่งเคยเป็นดาวมวลมาก ตราบใดที่ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์รักษาความดันสูงในลำไส้ ทุกอย่างยังคงปกติ แต่เมื่อเวลาผ่านไป ปริมาณพลังงานจะหมดลงและเทห์ฟากฟ้าเริ่มหดตัวลงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของมันเอง ขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการนี้คือการยุบตัวของแกนกลางดาวและการก่อตัวของหลุมดำ

• 1. การขับไอพ่นของหลุมดำด้วยความเร็วสูง


• 2. ดิสก์ของสสารเติบโตเป็นหลุมดำ


• 3. หลุมดำ


• 4. แผนผังโดยละเอียดของพื้นที่หลุมดำ


• 5. ขนาดของข้อสังเกตใหม่ที่พบ

ทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุดกล่าวว่ามีปรากฏการณ์ที่คล้ายกันในทุกดาราจักร รวมถึงใจกลางทางช้างเผือกของเราด้วย แรงโน้มถ่วงมหาศาลของหลุมสามารถยึดกาแลคซีหลายแห่งรอบๆ ไว้ได้ ป้องกันไม่ให้พวกมันเคลื่อนออกจากกัน "พื้นที่ครอบคลุม" อาจแตกต่างกัน ทั้งหมดขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ที่กลายเป็นหลุมดำ และอาจนานนับพันปีแสง

รัศมี Schwarzschild

คุณสมบัติหลักของหลุมดำคือสสารใดๆ ก็ตามที่เข้าไปในนั้นไม่สามารถย้อนกลับมาได้ เช่นเดียวกับแสง ที่แกนกลางของพวกมัน รูคือวัตถุที่ดูดซับแสงทั้งหมดที่ตกกระทบพวกมันอย่างสมบูรณ์ และไม่เปล่งแสงของมันเอง วัตถุดังกล่าวสามารถปรากฏให้เห็นเป็นก้อนในความมืดสนิท

• 1. สสารเคลื่อนที่ด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งของแสง


• 2. วงแหวนโฟตอน


• 3. วงแหวนโฟตอนด้านใน


• 4. ขอบฟ้าเหตุการณ์ในหลุมดำ

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ หากวัตถุเข้าใกล้ระยะวิกฤตจากใจกลางหลุม วัตถุนั้นจะไม่สามารถกลับมาได้อีก ระยะทางนี้เรียกว่ารัศมี Schwarzschild สิ่งที่เกิดขึ้นภายในรัศมีนี้ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่มีทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุด เชื่อกันว่าสสารทั้งหมดของหลุมดำกระจุกตัวอยู่ที่จุดเล็กๆ ที่ไม่มีขอบเขตจำกัด และใจกลางของหลุมดำมีวัตถุที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการก่อกวนแบบเอกพจน์

มันตกลงไปในหลุมดำได้อย่างไร

(ในภาพ หลุมดำของ Sagittarius A* ดูเหมือนกลุ่มแสงที่สว่างมาก)

ไม่นานมานี้ ในปี 2554 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเมฆก๊าซ ซึ่งตั้งชื่อง่ายๆ ว่า G2 ซึ่งเปล่งแสงที่ผิดปกติออกมา การเรืองแสงดังกล่าวสามารถทำให้เกิดแรงเสียดทานในก๊าซและฝุ่นซึ่งเกิดจากการกระทำของหลุมดำ Sagittarius A * และหมุนรอบตัวมันในรูปของจานสะสม ดังนั้นเราจึงกลายเป็นผู้สังเกตการณ์ปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งของการดูดซับเมฆก๊าซโดยหลุมดำมวลมหาศาล

จากการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ การเข้าใกล้หลุมดำที่ใกล้ที่สุดจะเกิดขึ้นในเดือนมีนาคม 2014 เราสามารถสร้างภาพว่าการแสดงที่น่าตื่นเต้นนี้จะออกมาเป็นอย่างไร

• 1. เมื่อปรากฏในข้อมูลครั้งแรก เมฆก๊าซจะมีลักษณะคล้ายกับลูกบอลก๊าซและฝุ่นขนาดใหญ่


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


• 3. คาดว่าเมฆจะผ่านหลุมดำ แต่แรงไทดัลที่เกิดจากความแตกต่างของแรงดึงดูดที่กระทำกับขอบด้านบนและขอบท้ายของเมฆจะทำให้มันยืดออกมากขึ้นเรื่อยๆ


• 4. หลังจากก้อนเมฆแตกสลาย เมฆส่วนใหญ่จะเข้าร่วมจานสะสมมวลรอบๆ ราศีธนู A* และสร้างคลื่นกระแทกในก้อนเมฆ อุณหภูมิจะสูงขึ้นหลายล้านองศา


• 5. เมฆส่วนหนึ่งจะตกลงสู่หลุมดำโดยตรง ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับสารนี้ แต่คาดว่าในกระบวนการตกลงมามันจะปล่อยรังสีเอกซ์ที่ทรงพลังออกมาและไม่มีใครเห็นมัน

วิดีโอ: หลุมดำกลืนเมฆก๊าซ

(การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ว่าเมฆก๊าซ G2 จะถูกทำลายและกลืนกินโดยหลุมดำ Sagittarius A* เท่าใด)

มีอะไรอยู่ในหลุมดำ

มีทฤษฎีหนึ่งที่อ้างว่าหลุมดำที่อยู่ภายในนั้นว่างเปล่าจริง ๆ และมวลทั้งหมดของมันก็กระจุกตัวอยู่ที่จุดเล็ก ๆ ที่น่าทึ่งซึ่งอยู่ใจกลางของมัน นั่นคือภาวะเอกฐาน

ตามทฤษฎีอื่นที่มีมานานกว่าครึ่งศตวรรษ ทุกสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะเข้าสู่จักรวาลอื่นที่อยู่ในหลุมดำนั้น ตอนนี้ทฤษฎีนี้ไม่ใช่ทฤษฎีหลัก

และมีทฤษฎีที่สามซึ่งทันสมัยและเหนียวแน่นที่สุด ซึ่งทุกอย่างที่ตกลงไปในหลุมดำจะสลายไปในการสั่นสะเทือนของเชือกบนพื้นผิว ซึ่งกำหนดให้เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์

ขอบฟ้าเหตุการณ์คืออะไร? เป็นไปไม่ได้ที่จะมองเข้าไปในหลุมดำแม้ว่าจะใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังอย่างยิ่งก็ตาม เนื่องจากแม้แต่แสงที่เข้าไปในโพรงจักรวาลขนาดยักษ์ ก็ไม่มีโอกาสกลับออกมา ทุกสิ่งที่สามารถพิจารณาได้นั้นอยู่ในบริเวณใกล้เคียง

ขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นเส้นเงื่อนไขของพื้นผิวซึ่งไม่มีสิ่งใด (ทั้งก๊าซ ฝุ่น ดวงดาว หรือแสง) ไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ และนี่คือจุดที่ลึกลับมากของการไม่กลับมาในหลุมดำของจักรวาล

แม้ว่าหลุมดำจะถือเป็นหนึ่งในพลังทำลายล้างที่ร้ายแรงที่สุดในอวกาศ แต่พวกมันก็อาจเป็นที่ตั้งของอารยธรรมขั้นสูงเช่นเดียวกับเราได้เช่นกัน นักวิจัยกล่าว จากทฤษฎีที่รุนแรงนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าเราสามารถอาศัยอยู่ในหลุมดำของเราเองได้ ทฤษฎีเดียวกันเสนอว่าหากเราตกลงไปในหลุมดำที่ใจกลางทางช้างเผือก อนุภาคของเราอาจกระจัดกระจายไปทั่วจักรวาลอื่น

นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจำนวนหนึ่งได้สำรวจแนวคิดนี้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Nikodem Poplavsky แห่งมหาวิทยาลัย New Haven ไอน์สไตน์ทำนายว่าใจกลางของหลุมดำจะมีความหนาแน่นและมีขนาดเล็กเป็นอนันต์ แต่นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์กลุ่มหนึ่งกล่าวว่าปกติแล้วหาอินฟินิตี้ไม่พบในธรรมชาติ พวกเขาเชื่อว่าบางสิ่งที่เล็กแต่มีขอบเขตสามารถอยู่ตรงกลางได้

ตามทฤษฎีของ Dr. Poplavsky ที่ใจกลางของบิกแบงคือ "เมล็ดพืช" ที่ก่อตัวขึ้นภายในหลุมดำ เชื่อว่าเมล็ดพันธุ์นี้มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคใดๆ ที่ผู้คนสามารถระบุได้นับล้านล้านเท่า ตามรายงานของ Michael Finkel ที่เผยแพร่โดย National Geographic

อนุภาคขนาดเล็กนี้มีพลังมากพอที่จะทำให้เกิดการผลิตอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นกาแลคซี ระบบสุริยะ ดาวเคราะห์ และผู้คนในปัจจุบัน ดร. Poplavsky แนะนำว่าเมล็ดนี้มาจากหลุมดำ - "เตาหลอม" ที่ทรงพลังอย่างยิ่งของจักรวาล

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าหลุมดำสามารถเป็น "ประตู" ระหว่างสองจักรวาลได้ อย่างไรก็ตาม นำไปสู่ทิศทางเดียวเท่านั้น เขาให้เหตุผลว่าหากมีสิ่งใดตกลงไปในหลุมดำที่ใจกลางทางช้างเผือก มันก็จะจบลงในเอกภพคู่ขนาน หากจักรวาลของเราถูกสร้างขึ้นจาก "เมล็ดพันธุ์" ที่มีความหนาแน่นสูง ทฤษฎีนี้เสนอว่าเราอาจจะอาศัยอยู่ในหลุมดำแห่งใดแห่งหนึ่งเหล่านี้ด้วย

นักจักรวาลวิทยาชาวรัสเซีย วยาเชสลาฟ โดคูชาเยฟ ให้เหตุผลว่าหากสิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้ภายในหลุมดำมวลมหาศาล อารยธรรมที่ก้าวหน้าที่สุดในโลกก็จะพัฒนาขึ้นที่นั่น ในปี 2554 ศาสตราจารย์ Dokuchaev จากสถาบันวิจัยนิวเคลียร์ของ Russian Academy of Sciences ในกรุงมอสโกกล่าวว่าข้อมูลที่มีอยู่ก่อนหน้านี้เมื่อรวมกับการวิจัยใหม่ ๆ ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่น่าสนใจสำหรับหลุมดำบางประเภท