ขอบฟ้าเหตุการณ์และหลุมดำ

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง ขอบฟ้าเหตุการณ์และหลุมดำ

ขอบฟ้าเหตุการณ์ vs. หลุมดำ

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) คือขอบเขตของปริภูมิ-เวลา ซึ่งโดยมากมักเป็นพื้นที่โดยรอบหลุมดำ ที่ซึ่งเหตุการณ์ต่างๆ ไม่อาจส่งออกมาถึงผู้สังเกตการณ์ภายนอกได้ แสงที่แผ่ออกมาจากภายในขอบฟ้าเหตุการณ์จะไม่มีวันเดินทางมาถึงผู้สังเกต และวัตถุใดๆ ที่ล่วงผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ไปจากฝั่งของผู้สังเกต จะมีสภาวะที่ช้าลงและดูเหมือนจะไม่สามารถข้ามผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ไปได้ ภาพที่เห็นจะเกิดภาวะการเคลื่อนไปทางแดงมากยิ่งขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ดีวัตถุที่เคลื่อนที่นั้นจะไม่รู้สึกถึงความแตกต่าง และอันที่จริงได้ข้ามผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ไปแล้วในระยะเวลาที่แน่นอนขนาดหนึ่ง มีขอบฟ้าเหตุการณ์ที่พิเศษอยู่หลายประเภท รวมถึงชนิดที่แตกต่างไปโดยสิ้นเชิงเช่นที่พบรอบๆ หลุมดำ ส่วนขอบฟ้าเหตุการณ์อื่นๆ ที่ไม่เหมือนใครก็รวมไปถึง ขอบฟ้าเคาชีและคิลลิง (Cauchy and Killing horizon), ทรงกลมโฟตอน และเออร์โกสเฟียร์ จากทฤษฎี Reissner-Nordström solution, ขอบฟ้าอนุภาคและขอบฟ้าจักรวาลวิทยา ในวิชาจักรวาลวิทยา เป็นต้น หมวดหมู่:หลุมดำ หมวดหมู่:ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ หมวดหมู่:ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป. มุมมองจำลองของหลุมดำด้านหน้าของทางช้างเผือก โดยมีมวลเทียบเท่าดวงอาทิตย์ 10 ดวงจากระยะทาง 600 กิโลเมตร หลุมดำ (black hole) หมายถึงเทหวัตถุในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก ไม่มีอะไรออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสง ยกเว้นหลุมดำด้วยกัน เราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ หลุมดำจะมีพื้นที่หนึ่งที่เป็นขอบเขตของตัวเองเรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ ที่ตำแหน่งรัศมีชวาร์สชิลด์ ถ้าหากวัตถุหลุดเข้าไปในขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าความเร็วแสงจึงจะหลุดออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่วัตถุใดจะมีความเร็วมากกว่าแสง วัตถุนั้นจึงไม่สามารถออกมาได้อีกต่อไป เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมหึมาแตกดับลง มันอาจจะทิ้งสิ่งที่ดำมืดที่สุด ทว่ามีอำนาจทำลายล้างสูงสุดไว้เบื้องหลัง นักดาราศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า "หลุมดำ" เราไม่สามารถมองเห็นหลุมดำด้วยกล้องโทรทรรศน์ใดๆ เนื่องจากหลุมดำไม่เปล่งแสงหรือรังสีใดเลย แต่สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ และคลื่นโน้มถ่วงของหลุมดำ (ในเชิงทฤษฎี โครงการแอลไอจีโอ) และจนถึงปัจจุบันได้ค้นพบหลุมดำในจักรวาลแล้วอย่างน้อย 6 แห่ง หลุมดำเป็นซากที่สิ้นสลายของดาวฤกษ์ที่ถึงอายุขัยแล้ว สสารที่เคยประกอบกันเป็นดาวนั้นได้ถูกอัดตัวด้วยแรงดึงดูดของตนเองจนเหลือเป็นเพียงมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่านิวเคลียสของอะตอมเดียว ซึ่งเรียกว่า ภาวะเอกฐาน หลุมดำแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ หลุมดำมวลยวดยิ่ง เป็นหลุมดำในใจกลางของดาราจักร, หลุมดำขนาดกลาง, หลุมดำจากดาวฤกษ์ ซึ่งเกิดจากการแตกดับของดาวฤกษ์, และ หลุมดำจิ๋วหรือหลุมดำเชิงควอนตัม ซึ่งเกิดขึ้นในยุคเริ่มแรกของเอกภพ แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นภายในหลุมดำได้ แต่ตัวมันก็แสดงการมีอยู่ผ่านการมีผลกระทบกับวัตถุที่อยู่ในวงโคจรภายนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น หลุมดำอาจจะถูกสังเกตเห็นได้โดยการติดตามกลุ่มดาวที่โคจรอยู่ภายในศูนย์กลางหลุมดำ หรืออาจมีการสังเกตก๊าซ (จากดาวข้างเคียง) ที่ถูกดึงดูดเข้าสู่หลุมดำ ก๊าซจะม้วนตัวเข้าสู่ภายใน และจะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิสูง ๆ และปลดปล่อยรังสีขนาดใหญ่ที่สามารถตรวจจับได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรอยู่รอบโลก การสำรวจให้ผลในทางวิทยาศาสตร์เห็นพ้องต้องกันว่าหลุมดำนั้นมีอยู่จริงในเอกภพ แนวคิดของวัตถุที่มีแรงดึงดูดมากพอที่จะกันไม่ให้แสงเดินทางออกไปนั้นถูกเสนอโดยนักดาราศาสตร์มือสมัครเล่นชาวอังกฤษ จอห์น มิเชล ในปี 1783 และต่อมาในปี 1795 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ปีแยร์-ซีมง ลาปลาส ก็ได้ข้อสรุปเดียวกัน ตามความเข้าใจล่าสุด หลุมดำถูกอธิบายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งทำนายว่าเมื่อมีมวลขนาดใหญ่มากในพื้นที่ขนาดเล็ก เส้นทางในพื้นที่ว่างนั้นจะถูกทำให้บิดเบี้ยวไปจนถึงศูนย์กลางของปริมาตร เพื่อไม่ให้วัตถุหรือรังสีใดๆ สามารถออกมาได้ ขณะที่ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายว่าหลุมดำเป็นพื้นที่ว่างที่มีความเป็นภาวะเอกฐานที่จุดศูนย์กลางและที่ขอบฟ้าเหตุการณ์บริเวณขอบ คำอธิบายนี่เปลี่ยนไปเมื่อค้นพบกลศาสตร์ควอนตัม การค้นคว้าในหัวข้อนี้แสดงให้เห็นว่านอกจากหลุมดำจะดึงวัตถุไว้ตลอดกาล แล้วยังมีการค่อย ๆ ปลดปล่อยพลังงานภายใน เรียกว่า รังสีฮอว์คิง และอาจสิ้นสุดลงในที่สุด อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับหลุมดำที่ถูกต้องตามทฤษฎีควอนตัม.

การเลื่อนไปทางแดง

แถบการดูดกลืนแสงในสเปกตรัมของแสงที่ได้จากกระจุกดาราจักรอันห่างไกล (ด้านขวา) เปรียบเทียบกับแถบการดูดกลืนแสงในสเปกตรัมของแสงดวงอาทิตย์ (ด้านซ้าย) ลูกศรชี้แสดงถึงการเลื่อนไปทางแดง ความยาวคลื่นจะเพิ่มขึ้นและความถี่ลดลง ในวิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ การเลื่อนไปทางแดง (Redshift) เกิดขึ้นเมื่อการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (โดยมากเป็นแสงที่ตามองเห็น) มีการเปล่งแสงหรือสะท้อนกับวัตถุ แล้วเกิดปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ทำให้สเปกตรัมของคลื่นเลื่อนตัวไปในทางฝั่งสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (ซึ่งมีพลังงานน้อยกว่า) การเลื่อนไปทางแดงจึงหมายถึงการที่ผู้สังเกตหรืออุปกรณ์ตรวจจับได้รับรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิด การที่ความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับการที่ความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าลดลง ดังนั้นในทางตรงกันข้าม หากตรวจพบว่าความยาวคลื่นลดลงก็จะเรียกปรากฏการณ์นั้นว่า การเลื่อนไปทางน้ำเงิน การเลื่อนไปทางแดงที่เกิดจากปรากฏการณ์ดอปเพลอร์เกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่ห่างออกไปจากผู้สังเกต เช่นเดียวกับการเคลื่อนดอปเปลอร์ซึ่งความถี่จะเปลี่ยนแปลงลดลงเมื่อต้นกำเนิดเสียงเคลื่อนห่างออกไป ฟิสิกส์ดาราศาสตร์สเปกโตรสโกปีอาศัยปรากฏการณ์ดอปเพลอร์เช่นนี้ในการคำนวณการเคลื่อนที่ของวัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ในที่ห่างไกล.

การเลื่อนไปทางแดงและขอบฟ้าเหตุการณ์ · การเลื่อนไปทางแดงและหลุมดำ · ดูเพิ่มเติม »

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

การทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปความเที่ยงสูงโดยยานอวกาศแคสซินี สัญญาณวิทยุที่ส่งระหว่างโลกและยาน (คลื่นสีเขียว) ถูกหน่วงโดยการบิดของปริภูมิ-เวลา (เส้นสีน้ำเงิน) เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์ สัมพัทธภาพทั่วไปหรือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (general relativity หรือ general theory of relativity) เป็นทฤษฎีความโน้มถ่วงแบบเรขาคณิตซึ่งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์จัดพิมพ์ใน..

ขอบฟ้าเหตุการณ์และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป · ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและหลุมดำ · ดูเพิ่มเติม »

ปริภูมิ-เวลา

ในวิชาฟิสิกส์ ปริภูมิ-เวลา หรือ กาล-อวกาศ (spacetime) เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใด ๆ ที่รวมปริภูมิและเวลาเข้าด้วยกันเป็นความต่อเนื่องประสานเดียว ปริภูมิ-เวลาของเอกภพนั้นเดิมตีความจากมุมมองปริภูมิแบบยุคลิด (Euclidean space) ซึ่งถือว่าปริภูมิประกอบด้วยสามมิติ และเวลาประกอบด้วยหนึ่งมิติ คือ "มิติที่สี่" โดยการรวมปริภูมิและเวลาเข้าไปในแมนิโฟลด์ (manifold) เดียวที่เรียกกันว่า ปริภูมิแบบมินคอฟสกี (Minkowski space) นักฟิสิกส์ได้ทำให้ทฤษฎีทางฟิสิกส์จำนวนมากดูมีความเรียบง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตลอดจนอธิบายการทำงานของเอกภพทั้งระดับใหญ่กว่าดาราจักรและเล็กกว่าอะตอมได้อย่างเป็นรูปแบบเดียวกันมากยิ่งขึ้น.

ขอบฟ้าเหตุการณ์และปริภูมิ-เวลา · ปริภูมิ-เวลาและหลุมดำ · ดูเพิ่มเติม »