ការពន្យល់ពេញលេញអំពីប្រហោងខ្មៅ
រន្ធខ្មៅគឺជាវត្ថុដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ និងហួសហេតុបំផុតមួយនៅក្នុងសកលលោក។ ពួកវារួមបញ្ចូលគ្នានូវអាថ៌កំបាំង សម្រស់នៃរូបវិទ្យា និងដែនកំណត់នៃការយល់ដឹងរបស់មនុស្សអំពីលំហ និងពេលវេលា។ និយាយឱ្យសាមញ្ញ រន្ធខ្មៅគឺជាតំបន់មួយនៅក្នុងលំហដែលមានទំនាញខ្លាំង ដែលគ្មានអ្វីអាចគេចផុតបានឡើយ សូម្បីតែពន្លឺក៏ដោយ។ ប៉ុន្តែលើសពីនិយមន័យនោះ មានគោលគំនិតសំខាន់ៗជាច្រើន៖ របៀបដែលរន្ធខ្មៅបង្កើតឡើង អ្វីដែលវាមើលទៅដូច របៀបដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររកឃើញវា និងអ្វីដែលនៅតែជាអាថ៌កំបាំងរហូតមកដល់សព្វថ្ងៃនេះ។
តើប្រហោងខ្មៅជាអ្វី?
តាមបែបវិទ្យាសាស្ត្រ រន្ធខ្មៅអាចត្រូវបានយល់ថាជាលទ្ធផលនៃការកោងដ៏ធំសម្បើមនៃលំហ-ពេលវេលា។ នៅក្នុងទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅរបស់ អាល់ប៊ើត អែងស្តែង ទំនាញផែនដីមិនមែនគ្រាន់តែជា "កម្លាំងទាក់ទាញ" នោះទេ ប៉ុន្តែជាឥទ្ធិពលនៃម៉ាស់ និងថាមពលដែលធ្វើឱ្យលំហ និងពេលវេលាកោង។ ប្រសិនបើវត្ថុមួយមានម៉ាស់ធំខ្លាំងប្រមូលផ្តុំក្នុងបរិមាណតិចតួចណាស់ ការកោងនៃលំហ-ពេលវេលាក្លាយជាចោតខ្លាំង - ចោតគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីបង្កើតជា "អន្ទាក់" ទំនាញផែនដី។
ព្រំដែននៃអន្ទាក់នេះត្រូវបានគេហៅថា ផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍។ ផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍មិនមែនជាផ្ទៃរឹងដូចសំបកស្វ៊ែរទេ ប៉ុន្តែជាព្រំដែនស្រមើស្រមៃ៖ ហួសពីព្រំដែននេះ ផ្លូវដែលអាចធ្វើទៅបានទាំងអស់សម្រាប់ពន្លឺ ឬរូបធាតុតែងតែនាំទៅដល់ចំណុចកណ្តាលនៃរន្ធខ្មៅ។ ដោយសារតែពន្លឺមិនអាចគេចចេញបាន រន្ធខ្មៅមិនអាចមើលឃើញដោយផ្ទាល់ដូចផ្កាយទេ។ អ្វីដែលអាចសង្កេតឃើញគឺឥទ្ធិពលរបស់វាទៅលើបរិស្ថានរបស់វា។
រចនាសម្ព័ន្ធ និងផ្នែកសំខាន់ៗ
មានពាក្យសំខាន់ៗមួយចំនួនដែលតែងតែលេចឡើងនៅពេលពិភាក្សាអំពីប្រហោងខ្មៅ៖
១. ជើងមេឃព្រឹត្តិការណ៍
នេះគឺជា "ចំណុចដែលមិនអាចត្រឡប់ក្រោយបាន"។ ប្រសិនបើនរណាម្នាក់ឆ្លងកាត់ផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍ តាមទ្រឹស្តីគ្មានវិធីណាដើម្បីត្រឡប់ក្រោយ ឬផ្ញើសញ្ញាចេញនោះទេ។ កាំផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍សម្រាប់ប្រហោងខ្មៅដែលមិនវិលជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាកាំ Schwarzschild។
២. ភាពឯកវចនៈ
នៅចំកណ្តាលនៃប្រហោងខ្មៅ ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅព្យាករណ៍ពីភាពឯកវចនៈ ដែលជាចំណុច (ឬតំបន់) ដែលមានដង់ស៊ីតេគ្មានកំណត់ និងកោងគ្មានកំណត់នៃលំហ-ពេលវេលា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អ្នករូបវិទ្យាជាច្រើនសង្ស័យថា ភាពឯកវចនៈគឺជាសញ្ញាមួយដែលបង្ហាញថាទ្រឹស្តីរបស់យើងមិនពេញលេញ៖ ទ្រឹស្តីនៃទំនាញកង់ទិចគឺត្រូវការជាចាំបាច់ដើម្បីយល់ពីអ្វីដែលពិតជាកើតឡើងនៅទីនោះ។
៣. ឌីសបង្កើនបរិមាណ
រន្ធខ្មៅជាច្រើនត្រូវបានហ៊ុំព័ទ្ធដោយឌីសវិលនៃរូបធាតុ ដូចជាឧស្ម័ន និងធូលី។ ការកកិត និងការបង្ហាប់ធ្វើឱ្យឌីសនេះក្តៅខ្លាំង និងបញ្ចេញវិទ្យុសកម្មដ៏ខ្លាំងក្លា (ដូចជាកាំរស្មីអ៊ិច)។ នេះគឺជាវិធីមួយក្នុងចំណោមវិធីសំខាន់ៗដែលរន្ធខ្មៅអាចមើលឃើញដោយតេឡេស្កុប។
៤. យន្តហោះប្រតិកម្មរ៉ឺឡាទីវីស្ទិក
រន្ធខ្មៅមួយចំនួន ជាពិសេសរន្ធខ្មៅដែលមានសកម្មភាពខ្ពស់នៅចំកណ្តាលកាឡាក់ស៊ី បញ្ចេញភាគល្អិតថាមពលខ្ពស់ចេញពីជិតប៉ូលរបស់វាក្នុងល្បឿនជិតនឹងល្បឿនពន្លឺ។ យន្តការពិតប្រាកដគឺស្មុគស្មាញ ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងដែនម៉ាញេទិក និងការបង្វិលរបស់រន្ធខ្មៅ។
តើប្រហោងខ្មៅត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងដូចម្តេច?
ប្រហោងខ្មៅអាចបង្កើតបានតាមរយៈផ្លូវជាច្រើន ប៉ុន្តែផ្លូវដែលល្បីល្បាញជាងគេគឺ៖
១. ការដួលរលំនៃផ្កាយ
នៅពេលដែលផ្កាយដែលមានម៉ាស់ធំជាងព្រះអាទិត្យច្រើន អស់ឥន្ធនៈនុយក្លេអ៊ែរ សម្ពាធដែលបញ្ចេញដោយទំនាញផែនដីនឹងចុះខ្សោយ ហើយស្នូលរបស់វានឹងដួលរលំ។ ប្រសិនបើម៉ាស់ស្នូលមានទំហំធំល្មម គ្មានកម្លាំងណាមួយអាចបញ្ឈប់ការដួលរលំបានឡើយ ហើយប្រហោងខ្មៅនឹងកើតឡើង។ ដំណើរការនេះជារឿយៗត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការផ្ទុះស៊ូពើណូវ៉ាដ៏អស្ចារ្យ។
2. ការរួមបញ្ចូលវត្ថុបង្រួម
ផ្កាយនឺត្រុងពីរ ឬរន្ធខ្មៅពីរអាចវិលជុំវិញគ្នា ហើយនៅទីបំផុតអាចបញ្ចូលគ្នាបាន។ ព្រឹត្តិការណ៍នេះបង្កើតរលកទំនាញដែលអាចត្រូវបានរកឃើញនៅលើផែនដី។ ការរួមបញ្ចូលគ្នាបែបនេះគឺជាប្រភពមួយនៃរន្ធខ្មៅថ្មីដែលមានម៉ាស់ធំជាង។
៣. រន្ធខ្មៅដ៏ធំសម្បើម និងអាថ៌កំបាំងនៃប្រភពដើមរបស់វា
នៅចំកណ្តាលនៃកាឡាក់ស៊ីធំៗស្ទើរតែទាំងអស់ រួមទាំងកាឡាក់ស៊ីមីលគីវ៉េផងដែរ គឺជាប្រហោងខ្មៅមហាយក្សដែលមានម៉ាស់រាប់លានទៅរាប់ពាន់លានដងនៃម៉ាស់ព្រះអាទិត្យ។ ប្រភពដើមរបស់វានៅតែជាសំណួរដ៏ធំមួយ៖ តើពួកវាលូតលាស់យឺតៗពីប្រហោងខ្មៅតូចៗដែល "ស៊ី" សារធាតុ ហើយបញ្ចូលគ្នា ឬវាបង្កើតឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សពីការដួលរលំនៃពពកឧស្ម័នយក្សនៅក្នុងសកលលោកដំបូង?
ប្រភេទនៃរន្ធខ្មៅ
ជាទូទៅ ប្រហោងខ្មៅត្រូវបានបែងចែកដោយផ្អែកលើម៉ាស់របស់វា៖
- ប្រហោងខ្មៅដ៏ធំសម្បើម៖
ម៉ាស់របស់ពួកវាមានម៉ាស់ពីច្រើនទៅរាប់សិបដងនៃម៉ាស់របស់ព្រះអាទិត្យ។ ជាធម្មតាពួកវាកើតឡើងពីការដួលរលំនៃផ្កាយដ៏ធំ។
- ប្រហោងខ្មៅម៉ាស់មធ្យម៖
ពួកវាមានម៉ាស់ចាប់ពីរាប់រយទៅរាប់រយពាន់ម៉ាស់ព្រះអាទិត្យ។ ភស្តុតាងសម្រាប់អត្ថិភាពរបស់ពួកវាកំពុងកាន់តែខ្លាំងឡើង ប៉ុន្តែចំនួនប្រជាជនរបស់ពួកវា និងរបៀបដែលពួកវាបានបង្កើតឡើងនៅតែត្រូវបានសិក្សា។
- ប្រហោងខ្មៅដ៏ធំសម្បើម៖
ម៉ាស់ព្រះអាទិត្យរាប់លានទៅរាប់ពាន់លានស្ថិតនៅចំកណ្តាលនៃកាឡាក់ស៊ី។ ពួកវាមានឥទ្ធិពលលើការវិវត្តនៃកាឡាក់ស៊ីតាមរយៈទំនាញផែនដី និងសកម្មភាពថាមពលរបស់វា។
មានគោលគំនិតនៃប្រហោងខ្មៅដើម ដែលជាប្រហោងខ្មៅដែលអាចបានបង្កើតឡើងភ្លាមៗបន្ទាប់ពី Big Bang ដោយសារតែការប្រែប្រួលដង់ស៊ីតេខ្លាំង។ អត្ថិភាពរបស់ពួកវាមិនទាន់ត្រូវបានបញ្ជាក់នៅឡើយទេ ប៉ុន្តែពួកវាជាប្រធានបទគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ ពីព្រោះពួកវាអាចត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងរូបធាតុងងឹតនៅក្នុងសេណារីយ៉ូមួយចំនួន។
តើអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ «មើលឃើញ» ប្រហោងខ្មៅដោយរបៀបណា?
ដោយសាររន្ធខ្មៅខ្លួនឯងមិនបញ្ចេញពន្លឺទេ ការរកឃើញរបស់ពួកវាត្រូវបានធ្វើឡើងតាមរយៈផលប៉ះពាល់ដោយប្រយោល៖
១. ចលនារបស់ផ្កាយ និងឧស្ម័នជុំវិញពួកវា
ប្រសិនបើផ្កាយនៅក្នុងតំបន់មួយធ្វើចលនាដូចជាកំពុងវិលជុំវិញវត្ថុដែលមើលមិនឃើញដែលមានម៉ាស់ដ៏ធំសម្បើម វាគឺជាសញ្ញាដ៏រឹងមាំមួយនៃប្រហោងខ្មៅ។ នៅចំកណ្តាលនៃកាឡាក់ស៊ីមីលគីវ៉េ ការសង្កេតអស់រយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍លើគន្លងរបស់ផ្កាយបានបង្ហាញពីវត្តមាននៃវត្ថុដ៏ធំមួយដែលឥឡូវនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា Sagittarius A។
2. វិទ្យុសកម្មពីឌីសប្រមូលផ្តុំ
សារធាតុដែលធ្លាក់ចូលទៅក្នុងរន្ធខ្មៅឡើងកំដៅ ហើយបញ្ចេញកាំរស្មីអ៊ិច។ តេឡេស្កុបកាំរស្មីអ៊ិចដែលវិលជុំវិញដូចជា Chandra និង XMM-Newton ជួយតាមដានប្រហោងខ្មៅដែលទំនងជាកើតឡើង។
៣. រលកទំនាញ
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដូចជា LIGO និង Virgo វាស់រលកនៃលំហអាកាសពីការរួមបញ្ចូលគ្នានៃប្រហោងខ្មៅ។ នេះតំណាងឱ្យវិធីថ្មីបដិវត្តន៍មួយដើម្បីសិក្សាពីប្រហោងខ្មៅ។
៤. រូបភាពស្រមោលប្រហោងខ្មៅ (តេឡេស្កុប Event Horizon)
នៅឆ្នាំ ២០១៩ តេឡេស្កុប Event Horizon (EHT) បានចេញផ្សាយរូបភាពនៃ "ស្រមោល" របស់ប្រហោងខ្មៅនៅក្នុងកាឡាក់ស៊ី M87 ហើយក្រោយមក Sagittarius A។ អ្វីដែលអាចមើលឃើញមិនមែនជាផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍នោះទេ ប៉ុន្តែជាស្រមោលងងឹតមួយនៅពីមុខពន្លឺភ្លឺចែងចាំងពីឧស្ម័នក្តៅជុំវិញ ដែលខូចទ្រង់ទ្រាយដោយទំនាញខ្លាំងរបស់វា។
តើមានអ្វីកើតឡើងនៅពេលអ្នកចូលទៅជិតប្រហោងខ្មៅ?
នៅពេលដែលវត្ថុមួយខិតជិតរន្ធខ្មៅ ឥទ្ធិពលនៃជំនោរទំនាញកើនឡើង។ ភាពខុសគ្នានៃកម្លាំងទំនាញរវាងជ្រុងជិត និងជ្រុងឆ្ងាយនៃវត្ថុអាចមានទំហំធំសម្បើម ដែលបណ្តាលឱ្យមានដំណើរការមួយដែលគេស្គាល់ជាទូទៅថាជា spaghettiification - វត្ថុដែលលាតសន្ធឹងចេញ។ ចំពោះរន្ធខ្មៅដ៏ធំសម្បើម ជំនោរនៅជិតផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍អាចមានលក្ខណៈ "ទន់ភ្លន់" ជាងរន្ធខ្មៅតូចៗ ពីព្រោះកាំរបស់វាធំជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលហួសផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍ វាសនាចុងក្រោយនៅតែដដែល៖ ឆ្ពោះទៅចំណុចកណ្តាល។
ពីទស្សនៈរបស់អ្នកសង្កេតការណ៍ពីចម្ងាយ ពេលវេលាហាក់ដូចជា "ថយចុះ" សម្រាប់វត្ថុដែលធ្លាក់មក។ សញ្ញារបស់វាកាន់តែក្រហម (ឡើងក្រហម) និងស្រអាប់។ ពីទស្សនៈរបស់វត្ថុដែលធ្លាក់មក (តាមឧត្ដមគតិ) វាឆ្លងកាត់ផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍ដោយមិនជួបប្រទះ "ជញ្ជាំង" រូបវន្ត ប៉ុន្តែបន្ទាប់មកមិនអាចត្រឡប់មកវិញបានទេ។
វិទ្យុសកម្ម Hawking និងសំណួរធំៗ
នៅទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 លោក Stephen Hawking បានបង្ហាញថា ឥទ្ធិពលកង់ទិចនៅជិតផ្តេកព្រឹត្តិការណ៍អនុញ្ញាតឱ្យរន្ធខ្មៅបញ្ចេញវិទ្យុសកម្ម ដែលឥឡូវហៅថាវិទ្យុសកម្ម Hawking។ នេះមានន័យថា ក្នុងរយៈពេលយូរណាស់ រន្ធខ្មៅអាច "ហួត" និងបាត់បង់ម៉ាស។ ចំពោះរន្ធខ្មៅដែលមានម៉ាស់ផ្កាយ ពេលវេលាហួតគឺយូរជាងអាយុបច្ចុប្បន្ននៃសកលលោក ដូច្នេះឥទ្ធិពលគឺមិនសូវសំខាន់ទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គំនិតនេះបានបើកល្បែងផ្គុំរូបដ៏ធំមួយ៖ ភាពផ្ទុយគ្នានៃព័ត៌មាន - តើព័ត៌មានអំពីវត្ថុដែលធ្លាក់ចូលទៅក្នុងរន្ធខ្មៅបាត់បង់ជារៀងរហូត ឬត្រូវបានរក្សាទុកតាមរបៀបដែលយើងមិនទាន់យល់?
ភាពផ្ទុយគ្នានេះប៉ះពាល់ដល់ជម្លោះរវាងទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅ និងមេកានិចកង់ទិច។ ការស្រាវជ្រាវទំនើបៗជាច្រើន រួមទាំងទ្រឹស្តីខ្សែអក្សរ និងហូឡូក្រាហ្វី ព្យាយាមភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងទាំងពីរ ប៉ុន្តែមិនទាន់មានចម្លើយច្បាស់លាស់នៅឡើយទេ។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ប្រហោងខ្មៅមិនមែនគ្រាន់តែជា «រន្ធ» នៅក្នុងលំហអាកាសនោះទេ ប៉ុន្តែជាវត្ថុលោហធាតុដែលបង្ខំយើងឱ្យគិតឡើងវិញអំពីទំនាញផែនដី ពន្លឺ លំហ និងពេលវេលា។ តាមរយៈការសង្កេតមើលចលនារបស់ផ្កាយ វិទ្យុសកម្មពីឌីសបង្កើន រលកទំនាញ និងសូម្បីតែ «ស្រមោល» ដែលចាប់យកដោយតេឡេស្កុបសកល ឥឡូវនេះមនុស្សមានវិធីជាច្រើនដើម្បីសិក្សាអ្វីមួយដែលមើលមិនឃើញ។ យ៉ាងណាក៏ដោយ អាថ៌កំបាំងជាច្រើននៅតែមាន ជាពិសេសអំពីភាពឯកវចនៈ ប្រភពដើមនៃប្រហោងខ្មៅដ៏ធំសម្បើម និងជោគវាសនានៃព័ត៌មាន។ នេះជាមូលហេតុដែលប្រហោងខ្មៅនៅតែជាចំណុចកណ្តាលនៃតារាសាស្ត្រ និងរូបវិទ្យាសម័យទំនើប៖ ពួកវាគឺជាមន្ទីរពិសោធន៍ដ៏ខ្លាំងក្លាបំផុតរបស់ធម្មជាតិសម្រាប់សាកល្បងដែនកំណត់នៃចំណេះដឹងរបស់យើង។
