หลุมดำเป็นสิ่งที่มืดมนที่สุดในจักรวาล เนื่องจากแรงโน้มถ่วงขนาดมหึมาของอวกาศทุกอย่างที่ตกอยู่ในนั้นจึงถูกฉีกออกจากกันและหายไปทันที นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยเห็นหลุมดำเพราะไม่มีอะไรแม้แต่แสงก็สามารถหลบหนีได้
แทบไม่มีอะไรเลย
ที่นี่บนโลกนักเรียนของกลศาสตร์ควอนตัมระดับเริ่มต้นเรียนรู้ว่าในโลก subatomic ไม่มีอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้ อนุภาคระดับประถมศึกษา (เช่นโฟตอนและอิเล็กตรอน) ไม่เหมือนลูกบอลเด้งที่เมื่อถูกโยนลงไปที่ผนัง พวกเขาเหมือนผีมากขึ้น- อุปสรรคกระตุ้นให้อนุภาคที่น่ากลัวเหล่านี้อยู่ส่วนใหญ่ภายในพื้นที่ที่กำหนด แต่บางครั้งอนุภาคจะผ่านไปได้อย่างถูกต้อง พฤติกรรมแปลก ๆ นี้เรียกว่า "การขุดอุโมงค์ควอนตัม" และแม้แต่หลุมดำก็ไม่ได้รับการยกเว้น
คลานออกมาจากรู
ตามที่ Andew Hamilton นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ University of Colorado ขอบฟ้าของหลุมดำเป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้สำหรับคนที่ชอบของมนุษย์เราอะตอม- แต่ทุก ๆ ครั้งอนุภาค subatomic สามารถผ่านมันไปได้ ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าหลุมดำทั้งหมดปล่อยแสงแวววาวอย่างไม่น่าเชื่อชื่อ "Hawking Radiation" หลังจาก Stephen Hawking นักฟิสิกส์ที่ตั้งทฤษฎีการดำรงอยู่ของมันในปี 1970 เป็นครั้งแรก
“ คลาสสิกไม่มีทางที่รังสีใด ๆ จะหนีออกมาจากหลุมดำ” แฮมิลตันบอกความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิต "ภายในขอบฟ้าพื้นที่จะลดลงเร็วกว่าแสงดังนั้นจึงไม่มีอะไรสามารถเกิดขึ้นได้เดินทางเร็วกว่าแสงวิธีอื่น แต่ควอนตัมโดยทางกลไกมีความเป็นไปได้ที่บางสิ่งบางอย่างภายในสามารถอุโมงค์ออกได้ "
อย่างไรก็ตามการทำเช่นนั้นต้องใช้เงื่อนไขพิเศษมาก
เช่นเดียวกับการอนุญาตให้อุโมงค์ควอนตัมกลศาสตร์ควอนตัมช่วยให้อนุภาคสามารถสุ่มปรากฏขึ้นได้ ในความเป็นจริง "ความผันผวนของควอนตัม" ดังกล่าวเกิดขึ้นตลอดเวลา: คู่อนุภาค-อนุภาคเกิดขึ้นตามธรรมชาติเกิดขึ้นจากสุญญากาศของอวกาศ (และมักจะทำลายกันและกันทันที)
สำหรับอนุภาคที่จะหลบหนีรูดำความผันผวนของควอนตัมจะต้องเกิดขึ้นใกล้กับขอบของหลุมดำ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นบางครั้งอนุภาคหนึ่งจะอุโมงค์ออกก่อนที่การทำลายล้างจะเกิดขึ้น พันธมิตรได้รับทันที"สปาเก็ตต์" โดยหลุมดำยืดออกขณะที่มันพุ่งไปที่ศูนย์กลาง
เพื่อให้การแยกอย่างน่าทึ่งนี้เกิดขึ้นอนุภาคที่เกิดขึ้นในความผันผวนของควอนตัมจะต้องมีความยาวคลื่นยาวมาก แปลกที่มันอาจฟังดูควอนตัมกลศาสตร์บอกว่าอนุภาคทั้งหมดตามที่เรามักจะอ้างถึงพวกเขาก็เป็นคลื่นและทำให้พวกเขามีความยาวคลื่นที่อธิบายระยะห่างระหว่างยอดเขาต่อเนื่องของพวกเขา ยิ่งอนุภาค/คลื่นที่กำหนดช้าลงเท่าใดความยาวคลื่นก็ยิ่งนานขึ้นเท่านั้น
อนุภาคที่ผลิตโดยความผันผวนของควอนตัมและมี "ความยาวคลื่นที่เทียบเคียงได้กับขนาดของหลุมดำสามารถออกอุโมงค์ได้" แฮมิลตันกล่าว "นี่เป็นเพราะพวกเขาไม่สามารถแปลได้ว่าพวกเขาคลุมเครือ" ในการใช้การเปรียบเทียบก่อนหน้านี้อนุภาคเหล่านี้มีลักษณะเหมือนผีโดยเฉพาะ ความยาวคลื่นขนาดใหญ่ของพวกเขาทำให้พวกเขามีอิสระที่จะท่องไปในโดเมนที่ขยายเกินขอบเขตของหลุมดำ
“ รังสีฮอว์คิงมีความยาวคลื่นลักษณะซึ่งเทียบได้กับขนาดของขอบฟ้าของหลุมดำ” แฮมิลตันกล่าว ในกรณีของหลุมดำที่อยู่ที่ศูนย์กลางของกาแลคซีทางช้างเผือกของเราอนุภาคอุโมงค์ออกมาจากมันมีความยาวคลื่นประมาณ 14 เท่าของรัศมีของดวงอาทิตย์ของเรา สำหรับหลุมดำมวลมหาศาลอนุภาคจะต้องมีความยาวคลื่นหลายพันล้านดวงเพื่อที่จะออกอุโมงค์ -สัญลักษณ์อินฟินิตี้พบที่ศูนย์กลางของทางช้างเผือก-
ยี้สลัว
อย่างที่คุณอาจเดาได้ว่ามีอนุภาคจำนวนมากที่เหมาะสมกับเกณฑ์ที่จำเป็นในการหลบหนีหลุมดำ
แม้แต่หลุมที่สว่างที่สุด (ซึ่งเป็นหลุมที่เล็กที่สุดเพราะสิ่งเหล่านี้มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าและทำให้อนุภาคหลบหนีได้มากขึ้น) เป็น "สลัวที่น่ารัก" แฮมิลตันกล่าว รังสีฮอว์คิงจากหลุมดำขนาดเล็กขนาด 30 จอมีขนาดเล็กเพียงหนึ่งพันล้านล้านล้านล้านล้านรูปีที่สว่างเหมือนหลอดไฟ 100 วัตต์
การแผ่รังสีนี้เต็มไปด้วยแสงอย่างสมบูรณ์จากวัตถุสว่างอื่น ๆ ในอวกาศและนักวิทยาศาสตร์จึงยังไม่สามารถตรวจจับการแผ่รังสีฮอว์คิงได้ อย่างไรก็ตามพวกเขามั่นใจว่ามันมีอยู่ “ รังสีฮอว์คิงถือเป็นหนึ่งในการคาดการณ์ที่แข็งแกร่งที่สุดของแรงโน้มถ่วงควอนตัม” แฮมิลตันกล่าว
- 6 สิ่งทุกวันที่เกิดขึ้นอย่างแปลกประหลาดในอวกาศ
- ฟิสิกส์ลึกลับของ 7 สิ่งทุกวัน
- คำถาม 3 อันดับแรกที่ผู้คนถามนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (และคำตอบ)
ติดตาม Natalie Wolchover บน Twitter @ผู้ที่ได้รับการขนานนาม-ติดตามความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิตบน Twitter @llmysteriesจากนั้นเข้าร่วมกับเราFacebook-
