หลุมขาว - ฝาแฝดตรงข้ามของหลุมดำ

การมีอยู่ของหลุมขาว ซึ่งเป็นโครงสร้างจักรวาลขนาดยักษ์ที่ผลักวัตถุทั้งหมดที่เข้ามาใกล้ ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน และถูกมองว่าเป็น "ผี" ที่เกิดมาจากคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป

กล้องโทรทรรศน์ Event Horizon ถ่ายภาพหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางกาแล็กซี M87 ได้ ภาพ: ความร่วมมือ EHT — กล้องโทรทรรศน์ Event Horizon ถ่ายภาพหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางกาแล็กซี M87 ได้ ภาพ: *ความร่วมมือ EHT*

หลุมดำคือบริเวณที่มีการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงอย่างสมบูรณ์ โดยแรงโน้มถ่วงจะครอบงำแรงอื่นๆ ทั้งหมดในจักรวาล และบีบอัดมวลของสสารลงเหลือเพียงจุดที่เล็กมากจนไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเรียกว่าภาวะเอกฐาน บริเวณโดยรอบของภาวะเอกฐานนั้นคือขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งไม่ใช่ขอบเขตทางกายภาพที่มั่นคง แต่เป็นเพียงขอบเขตที่อยู่รอบๆ ภาวะเอกฐาน โดยที่แรงโน้มถ่วงมีความแข็งแกร่งมากจนไม่มีสิ่งใด แม้แต่แสง ที่สามารถหลุดรอดออกมาได้

เมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ดวงหนึ่งตายลง น้ำหนักมหาศาลของมันจะกดทับลงบนแกนกลาง ส่งผลให้เกิดหลุมดำขึ้นมา สสารหรือรังสีใดๆ ที่เข้ามาใกล้หลุมดำมากเกินไปจะถูกแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังจับเอาไว้และดึงลงไปต่ำกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ ส่งผลให้เกิดการทำลายล้าง

ผู้เชี่ยวชาญเข้าใจถึงการก่อตัวของหลุมดำและปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมผ่านทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปไม่สนใจการไหลของเวลา สมการเหล่านี้มีความสมมาตรตามเวลา หมายความว่าสมการเหล่านี้จะทำงานได้ดีทางคณิตศาสตร์ ไม่ว่าจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือถอยหลังในเวลาก็ตาม

หากเราถ่ายภาพการก่อตัวของหลุมดำแล้วเล่นกลับมา เราจะเห็นวัตถุที่ปล่อยรังสีและอนุภาคออกมา ในที่สุดมันก็จะระเบิดทิ้งดาวฤกษ์ขนาดยักษ์เอาไว้ นั่นคือหลุมขาว และตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป สถานการณ์ดังกล่าวเป็นไปได้อย่างแน่นอน

หลุมขาวเป็นโครงสร้างจักรวาลเชิงทฤษฎีที่ทำงานในลักษณะตรงกันข้ามกับหลุมดำ ภาพ: Future/Adam Smith — หลุมขาวเป็นโครงสร้างจักรวาลเชิงทฤษฎีที่ทำงานในลักษณะตรงกันข้ามกับหลุมดำ ภาพ: *Future/Adam Smith*

หลุมขาวยังแปลกประหลาดกว่าหลุมดำอีกด้วย พวกมันยังคงมีจุดเอกฐานอยู่ที่ศูนย์กลางและขอบฟ้าเหตุการณ์อยู่ที่ขอบด้านนอก พวกมันยังคงเป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่มีแรงดึงดูดโน้มถ่วงที่รุนแรง แต่สสารใดๆ ที่เข้าใกล้หลุมขาวจะถูกดีดออกทันทีด้วยความเร็วที่เร็วกว่าแสง ทำให้หลุมขาวเรืองแสงอย่างสดใส สิ่งใดๆ ที่อยู่ภายนอกหลุมขาวจะไม่สามารถเข้ามาได้ เนื่องจากจะต้องเดินทางเร็วกว่าแสงเพื่อผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ไป

อย่างไรก็ตาม การดำรงอยู่ของหลุมขาวยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน เนื่องจากทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปไม่ใช่ทฤษฎีเดียวในจักรวาล มีสาขาอื่น ๆ ของฟิสิกส์ที่อธิบายการทำงานของจักรวาล เช่น ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและเทอร์โมไดนามิกส์

ในเทอร์โมไดนามิกส์มีแนวคิดเรื่องเอนโทรปี ซึ่งเป็นเพียงการวัดความไม่เป็นระเบียบในระบบ กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ระบุว่าเอนโทรปีของระบบปิดไม่สามารถลดลงได้

ตัวอย่างเช่น หากคุณโยนเปียโนเข้าไปในเครื่องย่อยไม้ ผลลัพธ์ที่ได้คือชิ้นส่วนต่างๆ มากมาย ความโกลาหลในระบบเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นไปตามกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ แต่หากคุณโยนชิ้นส่วนสุ่มๆ เข้าไปในเครื่องย่อยไม้เครื่องเดียวกันนี้ ผลลัพธ์ที่ได้จะไม่ใช่เปียโนที่สมบูรณ์ เนื่องจากจะลดความวุ่นวายลง ด้วยเหตุนี้ จึงไม่สามารถย้อนกระบวนการก่อตัวของหลุมดำกลับไปเพื่อให้ได้หลุมขาวได้ เนื่องจากการทำเช่นนี้จะช่วยลดเอนโทรปี ดาวฤกษ์ไม่สามารถก่อตัวจากการระเบิดอย่างรุนแรงได้

ดังนั้นวิธีเดียวที่หลุมขาวจะก่อตัวได้ก็คือต้องมีกระบวนการแปลกๆ เกิดขึ้นในจักรวาลยุคแรกๆ ที่หลีกเลี่ยงปัญหาของเอนโทรปีลดลง พวกมันมีอยู่มาตั้งแต่เริ่มแรกของจักรวาล

อย่างไรก็ตาม หลุมขาวยังคงไม่เสถียรมาก พวกมันดึงสสารเข้ามาหาแต่ไม่มีสิ่งใดสามารถข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ สิ่งใดก็ตามแม้แต่โฟตอน (อนุภาคของแสง) ก็จะถูกทำลายทันทีที่เข้าใกล้หลุมขาว อนุภาคจะไม่สามารถผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ ส่งผลให้พลังงานของระบบพุ่งสูงขึ้น ในที่สุดอนุภาคจะมีพลังงานมากจนทำให้หลุมขาวยุบตัวลงเป็นหลุมดำ และสิ้นสุดการดำรงอยู่ แม้จะน่าสนใจก็ตาม แต่หลุมขาวไม่ได้ดูเหมือนเป็นโครงสร้างจักรวาลที่แท้จริง แต่เป็น "ผี" ที่เกิดจากคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป

ทูเทา (ตาม อวกาศ )

ลิงค์ที่มา