โรงเรียนไทยรัฐวิทยา๑๐๔ (บ้านทุ่งกระถิน)

888 หมู่ 3 บ้านทุ่งกระถิน ตำบล ด่านทันตะโก อำเภอ จอมบึง จังหวัด ราชบุรี 70150

Mon - Fri: 9:00 - 17:30

032 265 022

หลุมดำ การทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่

หลุมดำ การเอาชนะอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ กลายเป็นเรื่องยากขึ้นเรื่อยๆ 100 กว่าปีที่แล้ว นักฟิสิกส์ชื่อดังได้ตีพิมพ์คำอธิบาย เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของเขา ซึ่งรู้จักกันในชื่อทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งประสบความสำเร็จในการอธิบายทุกอย่างตั้งแต่วงโคจรของดาวเคราะห์ ไปจนถึงความโค้งของแสงจากดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์บางคนพยายามที่จะส่งเสริมทฤษฎีทางเลือก ที่สามารถไขปริศนาที่ทฤษฎีทั่วไป ไม่สามารถทำได้ เช่น การอธิบายความจำเป็นของสสารมืด

ซึ่งมองไม่เห็น แรงที่ดูเหมือนจะผูกกาแล็กซีเข้าด้วยกัน แต่ภาพตรงภาพแรกของหลุมดำ ที่ค้นพบเมื่อปีที่แล้ว กลายเป็นการทดสอบทฤษฎี แรงโน้มถ่วงครั้งใหม่ที่ยากลำบาก เฟอร์เรียล โอเซล นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา ผู้ช่วยพัฒนาการทดสอบใหม่กล่าวว่า นี่เป็นกระโดดข้ามใหม่และค่อนข้างแคบ ในปี ค.ศ. 1915 ไอน์สไตน์เสนอว่าแรงโน้มถ่วง เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าวัตถุขนาดใหญ่ เช่น โลก อวกาศและเวลาบิดเบี้ยว หรือกาลอวกาศ

หลุมดำ

กาลอวกาศที่โค้งนี้ทำให้วิถีโคจร ของวัตถุที่ตกลงมาอย่างอิสระโค้ง ส่งผลให้เกิดส่วนโค้งพาราโบลา ของลูกกระสุนปืนใหญ่บนโลกหรือโคจรวงรีของดวงจันทร์ ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความหมาย อันน่าประหลาดใจอย่างหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นั่นคือ ถ้าดาวมวลมากพอเผาไหม้ แกนกลางของมันสามารถหดตัวลงจนเหลือจุดเล็กๆ เหลือไว้แต่สนามโน้มถ่วง ที่ค้ำจุนตัวเองและแรงมาก

หลุมดำที่เรียกว่า เพราะในระยะหนึ่งจากวัตถุดังกล่าว แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้ ปีที่แล้วเท่านั้นที่มนุษย์เห็น หลุมดำโดยตรงเป็นครั้งแรก ดาวดวงนี้ไม่ได้เกิดจากดาว ที่ยุบตัวเพียงดวงเดียว แต่น่าจะก่อตัวขึ้นจากการรวมตัวกัน ของหลุมดำหลายแห่ง เธอซ่อนตัวอยู่ในใจกลางกาแลคซี่ ห่างจากเรา 53 ล้านปีแสง และหนักกว่าดวงอาทิตย์ 65 พันล้านเท่า เพื่อศึกษาวัตถุนี้ ทีมนักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มากกว่า 180 คนได้ประสานงานกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก

เพื่อทำหน้าที่เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ ตัวเดียวในโครงการที่เรียกว่ากล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ ภาพสีจำลองมีลักษณะเหมือนที่ควรจะเป็น นั่นคือวงแหวนแห่งไฟที่ล้อมรอบจุดสีดำ การเรืองแสงมาจากก๊าซร้อนที่โคจรรอบหลุมดำ และจุดที่อยู่ตรงกลางคือ เงาที่หลุมดำหล่อเมื่อดูดแสงใดๆ ที่เข้ามาใกล้ด้านหน้ามากเกินไป นักวิทยาศาสตร์ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในการคำนวณว่าเงานี้ควรจะใหญ่แค่ไหน ซึ่งถูกขยายโดยแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ

รวมถึงพบว่าผลลัพธ์ของเงา นั้นสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ แต่พวกเขาไม่สามารถใช้ภาพ เพื่อทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอื่นๆได้ โอเซลอธิบาย เพราะพวกเขาไม่มีวิธีง่ายๆในการค้นหาว่าเงาจะต้องใหญ่ขนาดไหน หากทฤษฎีทางเลือกของแรงโน้มถ่วงทำงาน ตอนนี้โอเซลและเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนา วิธีการคำนวณที่ค่อนข้างง่าย ซึ่งพวกเขารายงานในบทความการตรวจร่างกาย ในสัปดาห์นี้ นี่ไม่ใช่ความสำเร็จเพียงเล็กน้อย

เนื่องจากโดยหลักการแล้ว มีวิธีมากมายในการเปลี่ยนแปลง หรือขยายทฤษฎีของไอน์สไตน์ พูดโดยเปลี่ยนว่าสสารและกาลอวกาศแปรปรวน ของพลังงานเป็นอย่างไร อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้อธิบายหลุมดำในที่สุด แต่ละทฤษฎีจะต้องให้ผลเป็นหน่วยเมตริก ซึ่งเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่เข้ารหัสรูปร่าง ของกาลอวกาศโค้งรอบ หลุมดำ เมตริกนี้สามารถเขียนคร่าวๆ เป็นผลรวมของเทอมทางคณิตศาสตร์ ที่เล็กกว่าและเล็กกว่า เทอมแรกเป็นที่รู้จักกันดี

รวมถึงการทำนายสัมพัทธภาพทั่วไป การทดลองในระบบสุริยะของเราแสดงให้เห็นว่าเทอมถัดไป ในทางเทคนิคที่รู้จักในชื่อการแก้ไข หลังนิวตันครั้งแรก เข้าใกล้ศูนย์มากโอเซลและเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่า หากพวกเขาคำนวณได้ถูกต้องสำหรับหลุมดำ ขนาดของเงาจะถูกกำหนดโดยการแก้ไขหลังนิวตันในครั้งถัดไป ดังนั้น เพื่อทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงใหม่ นักทฤษฎีจำเป็นต้องคำนวณค่าที่ทำนายไว้ สำหรับพารามิเตอร์หลังนิวตันที่ 2 นี้เท่านั้น

โอเซลกล่าวหากค่าอยู่นอกช่วงที่กำหนด ซึ่งขัดแย้งกับขนาดที่วัดได้ของเงา ทฤษฎีนี้จะไม่ได้รับการพิสูจน์โดยใช้เงาของหลุมดำ อิลยา แมนเดล นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยโมนาช ในเมืองเคลย์ตันกล่าวว่า น่าทึ่งมากที่ขนาดของเงาถูกควบคุมโดยพารามิเตอร์ตัวเดียว เราคิดว่ามีพารามิเตอร์ 23 ตัวรวมกันที่กำหนดขนาดของเงา และเป็นการยากที่จะแยกมันออกจากกันอย่างเหลือเชื่อ เขากล่าว

แต่ประโยชน์ของการทดสอบอาจมีจำกัด เอ็มมานูเอล แบร์ติ นักทฤษฎีแรงโน้มถ่วงจากมหาวิทยาลัย จอห์น ฮอปกินส์กล่าว เนื่องจากนักทฤษฎีไม่มีทางเลือกอื่นที่ใช้ได้จริง สำหรับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มันยากมากที่จะหาทางเลือกอื่นที่แตกต่างจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมากพอ ที่จะทดสอบได้แต่ในขณะเดียวกันก็เข้ากันได้ กับหลายล้านสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงอยู่แล้ว เขากล่าว

นักวิจัยกล่าวว่าจะมีแนวโน้มมากกว่า ที่จะเปรียบเทียบการวัดของพารามิเตอร์เฉพาะนี้ กับการวัดที่สามารถหาได้จากแหล่งข้อมูลใหม่อื่นเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง การรวมตัวกันของหลุมดำขนาดเล็กที่มองเห็นได้ ผ่านระลอกคลื่นในกาลอวกาศหรือคลื่นความโน้มถ่วง ทุกคนที่ทำการทดสอบแรงโน้มถ่วง พยายามที่จะแสดงออกในภาษาเดียวกัน พารามิเตอร์หลังนิวตันเพื่อให้เราสามารถเปรียบเทียบได้ เลอา เมเดรอส นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบัน เพื่อการศึกษาขั้นสูงและผู้เขียนบทความกล่าว ถ้ามาตรการเหล่านี้ต่างกัน ดังนั้น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจึงไม่สามารถเป็นคำสุดท้ายในแรงโน้มถ่วงได้

อ่านต่อได้ที่ >>  สุขภาพ วิธีผสมผสานการยอมรับของร่างกาย