You are here: หน้าหลักข่าวสารประชาสัมพันธ์ขอบฟ้าเหตุการณ์ และ cosmic censorship hypothesis

ขอบฟ้าเหตุการณ์ และ cosmic censorship hypothesis

121106807 3587496877980567 3926063361274834347 o

พบกันอีกครั้งกับสาระ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เข้มข้น กับ ดร. มติพล ตั้งมติธรรม หรือ พี่มะพล

         บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของซีรีส์บทความ 6 ตอน ที่จะพาทุกท่านมาทำความรู้จักกับทฤษฎีที่เกี่ยวกับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2020 ที่มอบให้แก่ Roger Penrose, Reinhard Genzel และ Andrea Ghez หรือเรื่องที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับผู้ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ สิริรวม 6 ตอน ได้แก่
1. #ซิงกูลาริตี้ หรือ #สภาวะเอกฐาน
2. #ขอบฟ้าเหตุการณ์ และ cosmic censorship hypothesis
3. #ปริภูมิเวลาของดาวฤกษ์ ที่ยุบตัวลงเป็น #หลุมดำ
4. #หลุมดำมวลยิ่งยวด ณ #ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก
5. #สามเหลี่ยมเพนโรส
6. #กระเบื้องเพนโรส

*******************
วันนี้ขอเสนอตอนที่ ว่าด้วยเรื่องของ............

#ขอบฟ้าเหตุการณ์ และ cosmic censorship hypothesis (2/6)

การมีอยู่ของซิงกูลาริตี้นั้นสร้างปัญหาพอสมควรให้กับนักฟิสิกส์ เนื่องจากซิงกูลาริตี้เป็นบริเวณที่ฟิสิกส์ทั้งมวลที่เรารู้จักอยู่สิ้นสุดลง และเรายังไม่มีทฤษฎีที่จะอธิบายในระดับนั้นได้ หากเราสามารถสังเกตซิงกูลาริตี้ได้โดยตรง (เรียกว่าซิงกูลาริตี้แบบเปลือย หรือ naked singularity) จะหมายความว่าเราจะสามารถสังเกตเห็นมวลสารที่กำลังถูกบีบอัดเข้าสู่ความหนาแน่นเป็นอนันต์ได้ ซึ่งจะเป็นปัญหาเป็นอย่างมากต่อทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เนื่องจากทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้นยังไม่สามารถทำนายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้ซิงกูลาริตี้ได้ ซึ่งอาจจะนำไปสู่สิ้นสุดของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล (causality) ที่เรารู้จักกัน

สิ่งที่ Roger Penrose เสนอในปี 1969 ก็คือ ทุกๆ ซิงกูลาริตี้ที่เกิดขึ้นในเอกภพ จะต้องมีสิ่งที่เราเรียกกันว่า "ขอบฟ้าเหตุการณ์" (Event Horizon) ห่อหุ้มเอาไว้เสมอ ดังที่กำหนดเอาไว้ในสมมติฐานที่เรียกว่า cosmic censorship hypothesis

ภายใต้สมมติฐานนี้ จะไม่มีทางที่ผู้สังเกตใดจะสามารถสังเกตซิงกูลาริตี้ได้ เนื่องจากขอบฟ้าเหตุการณ์จะต้องห่อหุ้มเอาไว้เสมอ นี่คือสิ่งที่เราพบในภาพของหลุมดำที่อยู่ในใจกลางของ M87 ที่ถูกบันทึกเอาไว้โดยทีมของ EHT[3]

ขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ห่อหุ้มซิงกูลาริตี้เอาไว้ จะแบ่งกาลอวกาศภายในออกจากภายนอกซิงกูลาริตี้โดยสิ้นเชิง ทำให้แสงใดๆ ที่เกิดขึ้นภายในจะไม่สามารถออกไปสู่ผู้สังเกตที่อยู่ภายนอกได้ นอกจากนี้ ขอบฟ้าเหตุการณ์จะทำให้แสงสุดท้ายของดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลงไปเป็นหลุมดำ ถูกหยุดเวลาเอาไว้ในขณะที่พื้นผิวสุดท้ายของดาวฤกษ์กำลังข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ และผู้สังเกตภายนอกจะไม่สามารถสังเกตเห็นดาวฤกษ์ยุบตัวลงข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ได้จนกว่าจะถึงเวลาเป็นอนันต์

แม้ว่าในทางทฤษฎีแล้ว มีความเป็นไปได้ที่หลุมดำที่หมุนด้วยความเร็วสูงเพียงพออาจจะทำให้เกิด naked singularity ได้[4] แต่อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเรายังไม่มีข้อบ่งชี้ใดว่า naked singularity นั้นมีอยู่จริงในเอกภพ

ภาพ: หลุมดำที่ถูกห่อหุ้มเอาไว้ด้วยขอบฟ้าเหตุการณ์ จะปรากฏเป็นทรงกลมสีดำที่ถูกห้อมล้อมเอาไว้ด้วยภาพของมวลสารที่กำลังตกลงสู่หลุมดำ เป็นวงซ้อนๆ กัน เนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงเบนเส้นทางเดินของแสงเอาไว้คล้ายกับเลนส์ทำให้แสงจากวงแหวนวงเดิมสามารถวนรอบๆ ขอบฟ้าเหตุการณ์ได้หลายครั้งก่อนที่จะมาถึงผู้สังเกต

เรียบเรียง : ดร. มติพล ตั้งมติธรรม - ผู้เชี่ยวชาญดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://www.nobelprize.org/.../2020/popular-information/

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_censorship_hypothesis

[3] https://eventhorizontelescope.org/press-release-april-10...

[4] https://authors.library.caltech.edu/.../PhysRevLett.66


ที่มา : https://www.facebook.com/NARITpage

 

Last Updated on Friday, 16 October 2020 10:56

Free business joomla templates