🌌 ใจกลางหลุมดำมีอะไรซ่อนอยู่ การค้นพบที่อาจฉีกตำราฟิสิกส์ที่เราเคยรู้จัก
บางสิ่งในจักรวาลวิทยาอาจเป็นสิ่งที่ไม่อาจหยั่งรู้ได้ตลอดกาล... แล้วทำไมถึงมีบางสิ่งแทนที่จะไม่มีอะไรเลย? อะไรอยู่นอกจักรวาล? และ... อะไรอยู่ข้างในหลุมดำ? คำถามสุดท้ายนี้กวนใจนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์มานานกว่าศตวรรษ แต่ในที่สุด พวกเขาอาจกำลังจะยืนอยู่บนปากเหวของการค้นพบคำตอบแล้วก็ได้
คำตอบตามทฤษฎีดั้งเดิมคือ: ข้างในหลุมดำคือ “ซิงกูลาริตี้” (singularity)—จุดที่มีขนาดเล็กเป็นอนันต์แต่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ หากซิงกูลาริตี้มีอยู่จริง มันอาจบอกอะไรที่ลึกซึ้งกับเรา ไม่ใช่แค่เรื่องหลุมดำ แต่เกี่ยวกับความเข้าใจฟิสิกส์ทั้งหมดของเราเลยทีเดียว แต่เนื่องจากไม่มีสิ่งใด แม้กระทั่งแสง สามารถหลุดรอดจากหลุมดำได้ จึงเชื่อกันมานานว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกได้ว่าจุดที่ดูเหมือนไม่น่าเป็นไปได้เหล่านี้มีอยู่จริงหรือไม่
แต่ถ้าไม่มีซิงกูลาริตี้... แล้วหลุมดำจะยังเป็นหลุมดำจริงๆ หรือ?
ตอนนี้นักดาราศาสตร์รุ่นใหม่กำลังพัฒนาทั้งทฤษฎีและเครื่องมือที่อาจช่วยไขปริศนานี้ได้ อเล็กซานดรู ลูปซาสกา (Alexandru Lupsasca) นักวิจัยหลุมดำแห่ง Vanderbilt University กล่าวว่า “เราได้เข้าสู่ยุคใหม่แล้ว... มันให้ความรู้สึกเหมือนเป็นยุคทองนิดๆ ครับ”
📜 เมล็ดพันธุ์แห่งการทำลายล้างของไอน์สไตน์
ยุคใหม่นี้ถูกนำเข้ามาโดยการแสวงหาทฤษฎีที่อยู่เหนือกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของเราในปัจจุบัน ในปี 1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้คิดค้นสมการที่โด่งดัง ซึ่งอธิบายว่า “ปริภูมิ-เวลา” (space-time continuum) ซึ่งเป็น "เนื้อผ้า" ที่มองไม่เห็นของจักรวาล สามารถขยายตัว, บิดเบี้ยว และโค้งงอได้อย่างไร
แต่ไม่นานหลังจากที่ไอน์สไตน์ตีพิมพ์สมการของเขา เมล็ดพันธุ์แห่งการทำลายล้างของมันก็ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ คาร์ล ชวาร์ซชิลด์ (Karl Schwarzschild) ขณะรับราชการในกองทัพเยอรมันช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 เขาได้ใช้สมการของไอน์สไตน์เพื่อค้นหาตัวเลขที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ “รัศมีชวาร์ซชิลด์” (Schwarzschild radius)
รัศมีนี้บอกเราว่าวัตถุท้องฟ้าจะกลายเป็นหลุมดำที่ขนาดเท่าใดตามมวลของมัน หากวัตถุมีขนาดเล็กกว่ารัศมีชวาร์ซชิลด์ แรงโน้มถ่วงที่สสารของมันสร้างขึ้นจะรุนแรงมากจนไม่มีอะไรในจักรวาลที่เรารู้จักสามารถต้านทานได้ สสารภายในรัศมี—ซึ่งปัจจุบันกำหนดขอบเขตทรงกลมที่เรียกว่า “ขอบฟ้าเหตุการณ์” (event horizon)—จะยุบตัวลงอย่างไม่มีอะไรขวางกั้นเพื่อก่อตัวเป็นซิงกูลาริตี้
แต่นี่คือปัญหา: สำหรับนักฟิสิกส์แล้ว ซิงกูลาริตี้คือเรื่องที่ไร้สาระ มันไม่ควรมีอยู่จริงในทางกายภาพ “การก่อตัวของซิงกูลาริตี้เป็นเพียงคำบอกเล่าจากตัวสมการเองว่า ‘เฮ้ เราไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้น และเราจำเป็นต้องถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีที่ลึกซึ้งกว่านี้’” ลูปซาสกากล่าว
🔭 ยุคทองแห่งการสังเกตการณ์
ปริศนาที่ย้อนแย้งคือ ตอนนี้เรามีหลักฐานท่วมท้นว่าหลุมดำนั้นมีอยู่จริง ในปี 2016 หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไลโก (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory หรือ LIGO) ได้ประกาศการตรวจจับ “คลื่นความโน้มถ่วง” (gravitational waves) ได้โดยตรงเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นระลอกคลื่นในเนื้อผ้าของจักรวาลที่เกิดจากการชนกันของหลุมดำสองหลุม
ไม่กี่ปีต่อมา ในปี 2019 โครงการกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope หรือ EHT) ก็ได้เปิดเผยภาพถ่ายจริงภาพแรกของหลุมดำ ทันใดนั้น แวดวงดาราศาสตร์ก็เริ่มตระหนักว่าหลุมดำไม่ใช่เรื่องของนักทฤษฎีอีกต่อไป
“แน่นอนว่าการมีข้อมูลสังเกตการณ์ที่ดีขึ้นทำให้ผู้คนคิดถึงหลุมดำมากขึ้น” ราอูล คาร์บัลโล-รูบิโอ (Raúl Carballo-Rubio) จาก International School for Advanced Studies ในอิตาลี กล่าว
🚫 ลบซิงกูลาริตี้: กำเนิดหลุมดำ ‘ปกติ’
การที่หลุมดำดูเหมือนจะมีอยู่จริง ไม่ได้หมายความว่าซิงกูลาริตี้จะต้องเป็นจริงด้วย ในทางกลับกัน นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ส่วนใหญ่มองว่ามันไม่มีอยู่จริง และการปรากฏของมันในสมการเป็นเพียงการชี้เป้าว่าเราควรมองหาฟิสิกส์ใหม่ๆ ที่ไหน
เพื่อปลดล็อกชั้นต่อไปของความเข้าใจนี้ นักฟิสิกส์ได้เสนอแนวคิด “หลุมดำปกติ” (regular black holes) ซึ่งเป็นหลุมดำที่ไม่มีซิงกูลาริตี้ แนวทางที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับแรงสมมติชนิดใหม่ในธรรมชาติที่ต่อต้านแรงโน้มถ่วง และจะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อความหนาแน่นของสสารเพิ่มขึ้น ภายในหลุมดำ แรงนี้จะสร้างแกนกลางของสสารที่มีความหนาแน่นสูงอย่างยิ่งยวด—แต่ไม่ใช่อนันต์
แต่การจะพิสูจน์ว่าแรงดังกล่าวมีอยู่จริงนั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่งโดยสิ้นเชิง นักดาราศาสตร์จะต้องค้นหาสัญญาณบ่งชี้บางอย่างที่สังเกตได้จากภายนอกหลุมดำ “เมื่อคุณทำให้หลุมดำเป็นแบบปกติ (regularise) สิ่งนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงสนามความโน้มถ่วงของมันได้ ดังนั้นคุณน่าจะคาดหวังได้ว่าจะมีผลกระทบเล็กๆ น้อยๆ บางอย่างที่สามารถปรากฏให้เห็นนอกหลุมดำได้” คาร์บัลโล-รูบิโอกล่าว
💍 วงแหวนโฟตอน: แสงสุดท้ายที่ขอบเหว
หนึ่งในแนวคิดที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่กำลังถูกฟื้นฟูกลับมาคือการคำนวณของนักฟิสิกส์ เจมส์ บาร์ดีน (James Bardeen) ในช่วงทศวรรษ 1970 เขาได้ระบุพื้นที่วิกฤตใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ที่โฟตอนของแสงสามารถถูกดักจับไว้ชั่วคราวในวงโคจรรอบหลุมดำก่อนที่จะหลุดกลับออกไปสู่อวกาศได้ นั่นหมายความว่าหลุมดำจะถูกล้อมรอบด้วย “วงแหวนโฟตอน” (photon ring) ที่สว่างไสวอยู่เสมอ
โฟตอนเหล่านี้คือผู้โชคดีที่สุดในจักรวาล เพราะพวกมันเข้าใกล้หลุมดำได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยไม่สูญหายไปตลอดกาล และการเบี่ยงเบนใดๆ ของรูปร่างและขนาดของวงแหวนโฟตอนไปจากที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพคาดการณ์ไว้ อาจเป็นหลักฐานชี้ชัดถึงฟิสิกส์ใหม่ๆ ที่ซ่อนอยู่ภายในขอบฟ้าเหตุการณ์
การวิเคราะห์ภาพถ่ายหลุมดำของ EHT ในปี 2019 เผยให้เห็นว่าแสงรอบๆ หลุมดำเป็นการผสมผสานระหว่างสสารที่กำลังเรืองแสงขณะตกลงไป กับแสงจากวงแหวนโฟตอน แต่การจะแยกแสงสองแหล่งนี้ออกจากกันต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่กว่านี้ ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่เพราะ EHT นั้นมีขนาดเท่ากับโลกอยู่แล้ว
นี่คือที่มาของภารกิจใหม่ที่ถูกเสนอขึ้น: Black Hole Explorer (BHEX) ซึ่งจะขยาย EHT ออกไปในอวกาศ หากได้รับทุนสนับสนุนจาก NASA ในปีหน้า ก็มีกำหนดจะปล่อยตัวในปี 2031 มันจะช่วยให้เรา “สามารถมองเห็นวงแหวนโฟตอนได้อย่างชัดเจน” ไมเคิล จอห์นสัน (Michael Johnson) จาก Harvard University กล่าว
🎭 วัตถุปลอมตัว: เมื่อหลุมดำไม่ใช่หลุมดำ
อย่างไรก็ตาม มีอีกแนวทางหนึ่งในการกำจัดซิงกูลาริตี้ที่จะมาพร้อมกับผลกระทบที่สังเกตได้ชัดเจนกว่า มันเป็นแนวคิดที่รุนแรง: จะเกิดอะไรขึ้นถ้าไม่มีสิ่งที่เรียกว่าหลุมดำอยู่เลย? จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราถูกหลอกมาตลอดหลายปีโดยสิ่งที่แค่ดูเหมือนพวกมัน?
วัตถุเหล่านี้จะแปลกประหลาดยิ่งกว่าหลุมดำปกติเสียอีก พวกมันจะไม่เพียงแค่กำจัดซิงกูลาริตี้ แต่ยังรวมถึงขอบฟ้าเหตุการณ์ด้วย กล่าวโดยย่อคือ พวกมันจะไม่ใช่หลุมดำ แต่เป็น “วัตถุเลียนแบบหลุมดำ” (black hole mimickers) ที่มี "พื้นผิว" แทน
ความเป็นไปได้ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับวัตถุเหล่านี้คือ กราวาสตาร์ (gravastars) ซึ่งเป็นฟองของพลังงานผลักที่ล้อมรอบด้วยเปลือกสสารธรรมดาที่บางและหนาแน่นเป็นพิเศษ นอกจากนี้ยังมีแนวคิดอื่นๆ เช่น ดาวโบซอน (boson stars) หรือ ฟัซบอลล์ (fuzzballs) จากทฤษฎีสตริง
สิ่งที่วัตถุเลียนแบบทุกชนิดมีร่วมกันคือ พื้นผิว และนั่นหมายความว่าเราสามารถแยกแยะพวกมันได้ผ่านคลื่นความโน้มถ่วง เมื่อ LIGO ตรวจจับการรวมตัวของวัตถุสองชิ้น สัญญาณจะเป็นเสียง “เชิร์ป” (chirp) ที่มีลักษณะเฉพาะ แต่สำหรับวัตถุเลียนแบบหลุมดำ เครื่องตรวจจับควรจะได้ยิน “เสียงสะท้อน” (echoes) ที่เกิดจากการสะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุที่กำลังรวมตัวกัน
👂 เสียงกระซิบจากห้วงอวกาศ
หลักฐานเบื้องต้นบางอย่างสำหรับเสียงสะท้อนดังกล่าวถูกนำเสนอในปี 2017 แต่การค้นหาอื่นๆ กลับไม่พบอะไรเลย นามิ อุชิคาตะ (Nami Uchikata) จาก University of Tokyo กล่าวว่า “นี่หมายความว่าสัญญาณเสียงสะท้อนนั้นค่อนข้างเบามาก แม้ว่ามันจะมีอยู่จริง” หรืออาจเป็นเพราะกลไกของเสียงสะท้อนอยู่นอกเหนือความเข้าใจในปัจจุบันของเรา
ดังนั้น หากนักทฤษฎียังไม่ได้คิดค้นคำอธิบายที่ถูกต้องของวัตถุเลียนแบบ นักวิจัยก็อาจไม่สามารถดึงสัญญาณออกมาจากข้อมูลได้ แม้ว่ามันจะอยู่ที่นั่นก็ตาม ขณะนี้นักวิจัยกำลังวิเคราะห์เหตุการณ์จากการสังเกตการณ์รอบที่สี่ของ LIGO ที่กำลังดำเนินอยู่
🕳️ ณ ปากเหวแห่งความรู้
แล้วจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราไม่พบฟิสิกส์ใหม่ๆ และยืนยันได้ว่าซิงกูลาริตี้มีอยู่จริง? “หากซิงกูลาริตี้มีอยู่ในธรรมชาติ หลุมดำก็จะเป็นเหมือน ‘เครื่องทำลายเอกสาร’ ชนิดหนึ่ง” คาร์บัลโล-รูบิโอกล่าว เช่นเดียวกับที่เครื่องทำลายเอกสารในสำนักงานทำลายเอกสาร หลุมดำก็จะทำเช่นเดียวกันกับสสารและพลังงานทั้งหมดที่โชคร้ายตกลงไป—ไม่มีอะไรสามารถรอดชีวิตได้
สิ่งนี้จะบังคับให้เราต้องทบทวนแนวคิดพื้นฐานบางอย่างในฟิสิกส์ใหม่ เช่น แนวคิดที่ว่าข้อมูลในจักรวาลไม่สามารถถูกทำลายได้
ยิ่งไปกว่านั้น เราจะต้องยอมรับว่าสถานที่บางแห่งในจักรวาลนั้นเป็นสิ่งที่ไม่อาจหยั่งรู้ได้อย่างแท้จริง นั่นอาจหมายความว่าภายในหลุมดำไม่ใช่สถานที่ที่ฟิสิกส์ใหม่ๆ ถูกนำมาใช้ แต่เป็นที่ที่กฎฟิสิกส์ทั้งหมดพังทลายลงอย่างไม่อาจแก้ไขได้ “โดยส่วนตัวแล้ว นั่นก็เป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นเช่นกัน” อุชิคาตะกล่าว แต่มันก็จะเป็นผลลัพธ์ที่น่ากังวล ซึ่งบังคับให้เราต้องยอมรับว่าจักรวาลไม่ได้ถูกควบคุมโดยฟิสิกส์ทั้งหมด—และสถานที่แห่งเดียวที่เราไม่มีวันได้เห็น... ก็เป็นที่ที่เราจะไม่มีวันเข้าใจได้อย่างแท้จริงเช่นกัน
🏡 บริบทของประเทศไทย
การแสวงหาคำตอบสำหรับคำถามที่ยิ่งใหญ่นี้เป็นความพยายามระดับโลก และประเทศไทยก็มีส่วนร่วมใน "ยุคทอง" นี้เช่นกัน สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NARIT มีบทบาทสำคัญในการวิจัยด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา นักวิจัยไทยได้เข้าร่วมในความร่วมมือระดับนานาชาติ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งทำให้เราเป็นส่วนหนึ่งของการค้นพบที่อาจจะมาถึงในไม่ช้า และช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไปของชาติในการไขปริศนาที่ลึกที่สุดของจักรวาล
🎯 สรุปประเด็นสำคัญ
✅ ปัญหาของซิงกูลาริตี้: แนวคิดดั้งเดิมที่ว่าใจกลางหลุมดำคือจุดที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ (singularity) ขัดแย้งกับหลักการทางฟิสิกส์ ซึ่งบ่งชี้ว่าทฤษฎีปัจจุบันของเรายังไม่สมบูรณ์
✅ ยุคทองแห่งการสังเกตการณ์: ด้วยเทคโนโลยีอย่าง LIGO (คลื่นความโน้มถ่วง) และ EHT (ภาพถ่ายหลุมดำ) เราเข้าสู่ยุคใหม่ที่สามารถทดสอบทฤษฎีเกี่ยวกับหลุมดำด้วยข้อมูลจริงได้เป็นครั้งแรก
✅ ทางเลือกที่ 1 (หลุมดำปกติ): อาจมีฟิสิกส์ใหม่ที่ป้องกันการเกิดซิงกูลาริตี้ ทำให้ใจกลางหลุมดำเป็นเพียงสสารที่หนาแน่นอย่างยิ่งยวด ซึ่งอาจสังเกตได้จากการบิดเบี้ยวของ "วงแหวนโฟตอน" รอบๆ หลุมดำ
✅ ทางเลือกที่ 2 (วัตถุปลอมตัว): หลุมดำอาจไม่มีอยู่จริง แต่เป็นวัตถุเลียนแบบที่ไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์แต่มี "พื้นผิว" แทน เช่น กราวาสตาร์ ซึ่งอาจตรวจจับได้จาก "เสียงสะท้อน" ในสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วง
✅ เดิมพันสูงสุด: คำตอบของคำถามนี้จะตัดสินว่าเราจะได้พบกับฟิสิกส์ใหม่ที่ลึกซึ้งกว่าเดิม หรือจะต้องยอมรับว่ามีบางส่วนของจักรวาลที่กฎฟิสิกส์ทั้งหมดพังทลายลงและเราไม่อาจเข้าใจได้ตลอดกาล
💬 แล้วคุณล่ะครับ...
ระหว่างการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ที่ลึกซึ้งกว่าเดิม กับการยอมรับว่ามีบางสิ่งในจักรวาลที่มนุษย์จะไม่มีวันเข้าใจได้... คุณคิดว่าผลลัพธ์แบบไหนที่น่าตื่นเต้นกว่ากันครับ?
🔎 แหล่งอ้างอิง
1. Lupsasca, A. (2025). Black Hole Portraits Will Become More Frequent. Vanderbilt University, Tennessee.
2. Carballo-Rubio, R. (2025). Towards a non-singular paradigm of black hole physics. International School for Advanced Studies, Italy.
3. Johnson, M. (2025). Black Hole Explorer (BHEX). Harvard University.
4. Uchikata, N. (2023). Searching for gravitational wave echoes from black hole binary events in the third observing run of LIGO, Virgo, and KAGRA collaborations. University of Tokyo, Japan.
🙏 ถึงผู้อ่านทุกท่าน
ผมตั้งใจทำเนื้อหาเชิงสารคดีในเพจนี้ขึ้นมา เพื่อสร้างพื้นที่แห่งความรู้ที่เข้มข้นและเข้าถึงง่ายสำหรับทุกคน เนื้อหาทุกชิ้นเกิดขึ้นจากการค้นคว้าและเรียบเรียงอย่างสุดความสามารถโดยไม่มีองค์กรใดสนับสนุน
ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมาตั้งแต่เดือนเมษายน ผมมีความสุขที่ได้แบ่งปันเรื่องราวต่างๆ และใช้ทุนทรัพย์ส่วนตัวในการดำเนินงานมาโดยตลอดด้วยความเต็มใจ แต่เมื่อเพจยังไม่มีรายได้เข้ามาเลย การที่จะสร้างสรรค์ผลงานดีๆ ต่อไปในระยะยาวก็เป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้นทุกที
หากคุณชื่นชอบและเห็นคุณค่าของงานที่ผมทำ การสนับสนุนเล็กๆ น้อยๆ จากคุณจะเป็นพลังสำคัญอย่างยิ่ง เปรียบเสมือน 'ค่ากาแฟ' ที่ช่วยต่อลมหายใจ และทำให้ผมสามารถเดินหน้าสร้างสรรค์ผลงานคุณภาพต่อไปได้ เพื่อให้พื้นที่แห่งการเรียนรู้ของเรายังคงอยู่
ผมหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะได้รับความเมตตาจากทุกท่าน เพื่อให้เพจนี้ได้เดินต่อไปครับ
Link สนับสนุนค่ากาแฟ [https://ezdn.app/witlyofficial]
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
