หลุมดำหัวล้าน "ไร้เส้นผม" ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้อง

7 พ.ย. 2564 - 19:46 น.

หลักการสำคัญว่าด้วยหลุมดำที่มาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ของไอน์สไตน์นั้น นักฟิสิกส์เรียกขานกันว่า “ทฤษฎีบทไร้เส้นผม” (no-hair theorem) ซึ่งชี้ว่าหลุมดำประเภทเดียวกัน จะมีลักษณะพื้นฐานบางประการเหมือนกันโดยไม่เปลี่ยนแปลงตลอดไป ไม่ว่ามันจะได้กลืนกินสิ่งใดเข้าไปก็ตาม

เกาะติดข่าว กดติดตาม ข่าวสด

ล่าสุดทฤษฎีบทดังกล่าวยังคงได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้อง แม้ก่อนหน้านี้นักฟิสิกส์รุ่นใหม่บางส่วนจะแย้งว่า หลุมดำสามารถสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นใหม่ได้จากการดูดกลืนสสารบางอย่าง ซึ่งเป็นเรื่องที่ผิดไปจากทฤษฎีบทข้างต้น

ผลการศึกษาด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters ระบุว่า ในกรณีที่หลุมดำมีกลุ่มของพลาสมาล้อมรอบอยู่ หลุมดำนั้นจะสามารถมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นใหม่จากการกลืนกินสสารได้ ซึ่งสนามแม่เหล็กนี้จะคงอยู่เพียงชั่วขณะโดยไม่ละเมิดต่อ “ทฤษฎีบทไร้เส้นผม” ซึ่งชี้ว่าหลุมดำจะต้องมีมวล โมเมนตัมเชิงมุม และประจุไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลง

A.BRANSGROVE ET AL.
แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นเส้นแรงของสนามแม่เหล็ก (เส้นสีเขียว) รอบหลุมดำ ซึ่งแยกจากกันและรวมตัวใหม่ในรูปของกลุ่มพลาสมา (วงกลม) ได้

ดร. บาร์ต ริปเพอร์ดา นักวิจัยจากสถาบัน Flatiron Institute ในนครนิวยอร์กของสหรัฐฯ หนึ่งในทีมผู้พิสูจน์ทฤษฎีบทดังกล่าวบอกว่า ความรู้ใหม่เรื่องพลาสมาในเชิงฟิสิกส์ ได้ช่วยไขความกระจ่างให้กับกรณีสนามแม่เหล็กจากการกลืนกินสสารของหลุมดำ โดยพิสูจน์ว่าสนามแม่เหล็กชนิดนั้นไม่ได้คงอยู่อย่างถาวร แต่มีความเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ได้แสดงสถานการณ์ที่มีความเป็นไปได้สูงว่า เส้นแรงของสนามแม่เหล็กที่เกิดใหม่โดยรอบขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ สามารถแยกจากกันและรวมตัวเชื่อมต่อกันใหม่ในรูปของฟองพลาสมาได้อย่างรวดเร็ว โดยฟองพลาสมานี้อาจถูกเหวี่ยงทิ้งออกไปในห้วงอวกาศ หรือถูกดูดกลับเข้าไปในหลุมดำอีกก็ได้

กระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้น ทำให้สนามแม่เหล็กที่เกิดใหม่จากการกลืนกินสสารของหลุมดำ ต้องสลายตัวจนหมดไปอย่างรวดเร็วด้วยอัตรา 10% ของความเร็วแสง


“ที่ผ่านมานักฟิสิกส์มักคิดกันว่า สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นใหม่รอบหลุมดำเป็นสิ่งถาวร เพราะพวกเขามองว่ามันอยู่ในสุญญากาศ ทั้งที่ในความเป็นจริงแล้วจะมีกลุ่มของพลาสมาอยู่ด้วยเสมอ” ดร. ริปเพอร์ดากล่าว

รูปด้านหลังคนหัวล้าน
Getty Images

หลักการของไอน์สไตน์ที่ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องในครั้งนี้ ได้ชื่อแปลกประหลาดว่าทฤษฎีบท “ไร้เส้นผม” เนื่องจากหลุมดำตามแบบจำลองของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น ไม่มีความแตกต่างกันในรายละเอียด เปรียบเสมือนกับคนหัวล้านที่ไร้เส้นผมบนศีรษะ ซึ่งทำให้ผู้พบเห็นไม่สามารถจะจดจำหรือแยกแยะได้ว่า คนหัวล้านผู้หนึ่งแตกต่างจากคนหัวล้านคนอื่น ๆ อย่างไร

แต่ในกรณีของฟิสิกส์เชิงควอนตัม ศ. สตีเฟน ฮอว์คิง กลับเสนอว่า หลุมดำนั้นอาจมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเป็นเส้นผมบาง ๆ หรือ “ขนอ่อน” (soft hair) ได้ โดยอนุภาคของแสงหรือโฟตอนที่กระจายอยู่โดยรอบขอบฟ้าเหตุการณ์

ซึ่งเก็บรักษาข้อมูลของสารพัดสิ่งที่ตกลงไปภายในหลุมดำเอาไว้ ถือเป็นความแตกต่างเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ทำให้แยกแยะหลุมดำแต่ละแห่งออกจากกันได้ เหมือนกับที่ลักษณะของเส้นผมบนศีรษะช่วยให้เราแยกแยะหรือจดจำบุคคลต่าง ๆ ที่พบได้

…………..

ข่าว BBCไทย ที่เผยแพร่ในเว็บไซต์ ข่าวสด เป็นความร่วมมือของสององค์กรข่าว

ติดตามข่าวสด

ข่าวเด่นประจำวัน












ภาพที่



อัลบั้มภาพ หลุมดำหัวล้าน "ไร้เส้นผม" ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้อง
ข่าวที่เกี่ยวข้อง