คลื่นความโน้มถ่วง พลังมหาศาล ให้กำเนิดหลุมดำได้

คลื่นความโน้มถ่วง พลังมหาศาล ให้กำเนิดหลุมดำได้ – BBCไทย

คลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational waves) ซึ่งตกเป็นข่าวฮือฮาในแวดวงวิทยาศาสตร์เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมานั้น นอกจากจะเกิดขึ้นเพราะเหตุรุนแรงในจักรวาลอย่างการชนและรวมตัวกันของหลุมดำแล้ว ผลการศึกษาทางทฤษฎีล่าสุดยังชี้ว่า คลื่นความโน้มถ่วงบางชนิดที่มีพลังมหาศาลก็อาจจะให้กำเนิดหลุมดำขึ้นได้ด้วยเช่นกัน

ศ. ฟรานซ์ พรีทอเรียส จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันของสหรัฐฯ และ ดร. วิลเลียม อีสต์ จากสถาบันเพอริมิเทอร์เพื่อฟิสิกส์ทฤษฎี (PI) ของแคนาดา ร่วมกันเสนอความเป็นไปได้ดังกล่าวในบทความที่เผยแพร่ทางคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org โดยระบุถึงผลการคำนวณของพวกเขาที่ชี้ว่า มีโอกาสที่คลื่นความโน้มถ่วงสองชนิดซึ่งมีหน้าคลื่นแบนราบเหมือนกันจะชนกันเข้า ทำให้เกิดภาวะเอกฐาน (Singularity) ที่มวลมีความหนาแน่นเป็นอนันต์เช่นเดียวกับศูนย์กลางของหลุมดำขึ้นได้

คลื่นความโน้มถ่วงคือการยืดและหดตัวของปริภูมิ-เวลา (Space-time) เนื่องมาจากแรงดึงดูดของวัตถุมวลมหาศาลอย่างหลุมดำหรือดาวนิวตรอนที่โคจรวนรอบกันและกัน ก่อนจะชนและรวมตัวเข้าด้วยกันในที่สุด โดยปลดปล่อยพลังงานมหาศาลเป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่แผ่ออกไปในจักรวาลทุกทิศทางเหมือนระลอกคลื่นในน้ำ


คลื่นความโน้มถ่วง
NASA /
แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงโครงสร้างของคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งแผ่ออกจากคู่ดาวนิวตรอนที่โคจรวนรอบกันและกัน

อย่างไรก็ตาม เมื่อใดที่คลื่นความโน้มถ่วงขยายวงกว้างออก จนเกิดจุดที่หน้าคลื่นมีความโค้งเหลือน้อยเสมือนกับเป็นคลื่นของเส้นตรงที่ขนานกันแล้ว หากคลื่นชนิดนี้ปะทะเข้ากับคลื่นความโน้มถ่วงอีกชุดหนึ่งที่เรียกว่า Plane-fronted wave ในช่วงเวลาที่เหมาะสมซึ่งมีพลังงานมหาศาลแฝงอยู่ด้วย ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจะนำไปสู่การที่ปริภูมิ-เวลาเข้าห่อหุ้มภาวะเอกฐานเอาไว้ ซึ่งก็คือกำเนิดของหลุมดำนั่นเอง

แม้ปรากฏการณ์นี้จะมีโอกาสเกิดขึ้นได้ยากมาก แต่หากเกิดขึ้นในห้วงอวกาศส่วนที่ใกล้กับโลกของเราแล้วก็จัดว่าน่ากังวลไม่น้อย เพราะหลุมดำที่เกิดขึ้นจะมีพลังทำลายล้างโลกและดวงดาวต่าง ๆ ได้อย่างราบคาบ

ส่วนกรณีที่จะมีผู้นำหลักการนี้มาใช้ เพื่อทดลองสร้างหลุมดำขนาดจิ๋วสำหรับการศึกษาทางฟิสิกส์บนโลกนั้น ทีมผู้ทำการวิจัยบอกว่า แทบจะเป็นไปไม่ได้ที่มนุษย์จะสามารถหาพลังงานมหาศาลมาใช้สร้างหลุมดำด้วยวิธีการนี้