อาจมีหลุมดำวิ่งผ่านโลกทุกวัน

By: terminus
Writer
on Sun, 22/05/2011 - 23:49

ในความคิดของคนทั่วไป เวลาพูดถึงหลุมดำ เรามักจะนึกถึงหลุมดำที่เกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ แต่นักฟิสิกส์บางคนเชื่อว่าในขณะ Big Bang มีหลุมดำขนาดเล็กเกิดขึ้นตั้งแต่มวลระดับ Planck mass ไปจนถึงมวลระดับล้านล้านกิโลกรัม (เลข 'ล้านล้าน' อาจจะฟังเยอะ อย่างไรก็ตามตัวเลขนี้เทียบไม่ได้เลยกับหลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์ซึ่งมีขนาดขั้นต่ำ 1030 กิโลกรัมขึ้นไป)

นักฟิสิกส์เรียกหลุมดำที่เกิดพร้อม(หรืออาจจะก่อน)เอกภพนี้ว่า "Primordial black hole" และบางคนยังคิดว่าหลุมดำที่มีมวลน้อยกว่า 1012 กิโลกรัมจะประพฤติตัวแตกต่างจากหลุมดำขนาดใหญ่ แทนที่จะดูดกลืนวัตถุรอบข้าง หลุมดำขนาดเล็กจะดึงให้วัตถุต่างๆ มาโคจรรอบตัวเอง เหมือนกับอิเล็กตรอนในอะตอมที่ถูกนิวเคลียสดึงดูดเอาไว้ นักฟิสิกส์เรียกสิ่งลึกลับในจินตนาการนี้ว่า "Gravitational Equivalent of an Atom" (GEA)

Aaron P. VanDevender แห่ง Halcyon Molecular และ J. Pace VanDevender แห่ง Sandia National Laboratories ได้เสนอทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับ GEA และเหตุผลที่ทุกวันนี้ก็ยังไม่มีใครเจอมันสักที พวกเขาสองคนคิดว่าบางทีหลุมดำที่เป็นนิวเคลียสของ GEA อาจจะเคลื่อนที่ผ่านโลกของเราทุกๆ วันโดยที่เราไม่รู้ตัวกันเลยก็ได้

การที่หลุมดำจะดูดวัตถุอะไรสักอย่างได้นั้น วัตถุนั้นจะต้องอยู่ภายในรัศมีที่เรียกว่า Schwarzschild radius มิฉะนั้นแล้วอย่างมากก็แค่ดึงให้วัตถุมาโคจรรอบๆ หลุมดำ จากการคำนวณของ Aaron P. VanDevender และ J. Pace VanDevender พบว่า หลุมดำที่มีขนาด 1012 กิโลกรัมมี Schwarzschild radius ไม่ได้กว้างเกินไปกว่ารัศมีของอนุภาคที่ยึดกันด้วยแรงโน้มถ่วง ดังนั้นพูดง่ายๆ ก็คือแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่อนุภาคใดๆ จะไปโผล่อยู่ในรัศมี Schwarzschild radius ของหลุมดำขนาด 1012 กิโลกรัมหรือเล็กกว่านั้น

ด้วยเหตุนี้แม้จะมีหลุมดำขนาดเล็กที่ว่าวิ่งผ่านหน้าเครื่องตรวจจับที่ดีที่สุดในโลกตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ก็จะไม่สามารถสังเกตมันได้ เพราะนอกจากมันไม่มีการดูดกลืนมวลแล้วปล่อยรังสีเอ๊กซ์ออกมาในแบบที่เรียกว่า Quantum evaporation แล้ว มันยังเล็กเกินกว่าที่กล้องจุลทรรศน์ใดๆ จะส่องเจอได้อีก

ดังนั้นสำหรับ Aaron P. VanDevender และ J. Pace VanDevender วิธีที่จะพิสูจน์ว่า 'GEA มีจริงหรือไม่' ก็ต้องหาร่องรอยอีกอย่างหนึ่งของมัน

พวกเขาคิดว่า GEA กับสสารมืด (dark matter) จะต้องมีส่วนเกี่ยวข้องกันอย่างแน่นอน เป็นไปได้ว่า GEA ก็คือสสารมืดหรืออย่างน้อยก็เป็นสสารมืดประเภทหนึ่ง จากการประเมิน ถ้าสสารมืดคือ GEA และกระจายตัวอย่างเท่าเทียมกันทั้งเอกภพ โลกของเราจะมี GEA วิ่งผ่านโลกประมาณ 400 อันทุกปี เฉลี่ยก็วันละ 1 อันกว่าๆ

สำหรับวิธีหานั้น พวกเขาได้เสนอว่า ในขณะ GEA เคลื่อนผ่าน อนุภาคจะถูกดูดเข้าไปหรือไม่ก็ถูกดีดกระเด้งออกมาด้วยพลังงานของอนุภาคที่โคจรรอบหลุมดำใจกลาง GEA ซึ่งไม่ว่าจะเป็นแบบไหนก็จะมีการแผ่รังสีขึ้น รังสีนี้อาจจะเล็กน้อยมากจนแทบตรวจวัดไม่ได้ เพราะหาก GEA เคลื่อนที่เร็วมาก อนุภาครอบๆ อาจไม่รู้สึกตัวด้วยซ้ำ อย่างไรก็ตามนี่เป็นร่องรอยเดียวที่จะพิสูจน์ได้ว่า GEA มีจริงหรือไม่ พวกเขาทั้งสองหวังว่าสักวันเราคงจะเจอร่องรอยอันนี้

นอกจากนี้ทฤษฎีของทั้งสองยังบอกไว้อีกว่า ยิ่งหลุมดำมีขนาดเล็ก การดูดก็ยิ่งช้า เช่น หลุมดำขนาด 1 กิโลกรัมจะดูดโลกทั้งใบได้ต้องใช้เวลา 1033 ปี ซึ่งยาวนานกว่าอายุของเอกภพซะอีก (หลุมดำของ LHC จะเล็กกว่านี้ด้วยซ้ำ ดังนั้นไม่มีอะไรต้องกังวลเลย)

บทความวิจัยของ A. P. VanDevender และ J. Pace VanDevender สามารถดาวน์โหลดได้จาก arxiv.org/abs/1105.0265

ที่มา - PhysOrg

12 Comments

HMage's picture

คิดไปคิดมา วิจัยไปวิจัยมา ดีไม่ดี ไอนู่น ก็คือสิ่งเดียวกับไอนี่ และก็คือสิ่งเดียวกับไอนั่น
หนึ่งเดียวคือทุกสิ่ง ทุกสิ่งคือหนึ่งเดียว หรือมันก็คือ "แก่นแท้" นี่เอง!

xxxooo's picture

แก่นแท้นั้น คือ Theory of Everything ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ ส่วนใหญ่ เชื่อว่ามี

ฮอร์คิง บอกว่า ทฤษฏีนี้ น่าจะมีคนค้นพบ ใน อีก 30 ปี ข้างหน้า

บางท่านก็บอกว่าเราค้นพบ แล้ว เหลือแค่ทำยังไงให้มัน สมบูรณ์ นั่นคือจะรวม กลศาสตร์ควอนตัม กับ สัมพัทธภาพทั่ว ได้อย่างไร

winggundamth's picture

อ้าว ไม่ใช่ต้องหลอมมนุษย์ก่อนเหรอครับ จะได้เห็นแก่นแท้ :P

lancaster's picture

น่าสนใจตรงมวล 10^12 นี่ล่ะครับ อ่านตัวเลขแล้วรู้สึกเหมือนมันมหาศาลมาก แต่พอลองนึกเปรียบกับความเป็นจริงมันก็แค่นิดเดียวเอง มวลไม่เยอะพอจะสร้างแรงดึงดูดจนรู้สึกได้ด้วยซ้ำ

natt_han's picture

มวลล้านล้านกิโลกรัม นี่ยังเล็กจนกล้องจุลทรรศน์ส่องไม่เห็นอีกเหรอครับ

hisoft's picture

จากที่คาดกันไว้ ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ ยุบตัวแล้วยังเหลือขนาดเล็กกว่าอะตอมอีกนะครับ เพราะงั้นมวลแค่นี้คงเหลือเล็กกว่าเศษขี้ผงของอะตอมอีก

The Phantom Thief

tekkasit's picture

รัศมี schwarzschild ของวัตถุที่มีมวลระดับ เทรากิโลกรัม จะอยู่ประมาณระดับหรือเฟมโตเมตร นะครับ กล้องจุลทรรศน์ส่องไม่เห็นอยู่แล้วครับ

ค่าประมาณรัศมี schwarzschild = 1.48×10−27 (m/kg) × M (kg)

mementototem's picture

นั่นสินะ มวล ไม่ใช่ ขนาด นี่นา ของขนาดเล็กที่มีมวลเยอะก็มีเหมือนกัน

PaPaSEK's picture

ไอ้ที่สงสัยคือหลุมดำมันมีมวลมีน้ำหนักด้วยเหรอครับ

HMage's picture

หลุมดำคือมวลมากๆ อัดอยู่ในปริมาตรเล็กๆ เลยมีแรงดึงดูดแรงๆ ครับ
ไม่ใช่ช่องว่างแล้วดูดอะไรๆ เข้าไปครับ

tontpong's picture

ถ้าสสารมืดคือ GEA .. AMS จะตรวจพบสสารมืดที่มีคุณสมบัติเช่นนี้ได้มั้ย ?

แล้วถ้าไม่ใช่แค่วิ่งผ่าน แต่วิ่งชนเลย.. อนุภาคที่โดนชนจะไม่แสดงไรเลยฤา
หรือบาเรียร์แรงมาก ถ้าไม่ถูกดูดก้อเจอดีด.. แต่ไม่มีโอกาสที่มวลจะชนมวล

นี่หากมวลไม่เยอะงี้ จะคิดว่ามันคือนิวตริโนแล้วนะเนี่ย.. รึมันคือนิวตริโนหว่า