ການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດກ່ຽວກັບຫຼຸມດຳ

ການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດກ່ຽວກັບຫຼຸມດຳ: ການປົດລັອກຄວາມລຶກລັບຂອງຈັກກະວານ

ຂຸມດຳ, ຄວາມລັບທາງທ້ອງຟ້າທີ່ສ້າງຄວາມປະທັບໃຈໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດ ແລະ ສາທາລະນະຊົນ, ແມ່ນຫົວຂໍ້ຂອງການສືບສວນ ແລະ ຄວາມຕື່ນຕາຕື່ນໃຈຢ່າງບໍ່ຢຸດຢັ້ງ. ຄວາມຜິດປົກກະຕິເຫຼົ່ານີ້ໃນອະວະກາດ-ເວລາ, ດ້ວຍແຮງດຶງດູດທີ່ມີພະລັງຫຼາຍຈົນແສງສະຫວ່າງກໍ່ບໍ່ສາມາດຫຼົບໜີໄດ້, ທ້າທາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງຂອງຈັກກະວານ. ຄວາມກ້າວໜ້າທີ່ຜ່ານມາໃນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີດ້ານດາລາສາດໄດ້ຊຸກຍູ້ຄວາມຮູ້ຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຂຸມດຳໄປສູ່ລະດັບທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ, ເປີດເຜີຍການຄົ້ນພົບທີ່ໜ້າຕື່ນຕາຕື່ນໃຈ ແລະ ເຮັດໃຫ້ຄວາມລຶກລັບທີ່ປົກຄຸມປະກົດການຂອງຈັກກະວານເຫຼົ່ານີ້ເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນ. ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາເຈາະເລິກເຂົ້າໄປໃນການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດ ແລະ ກ້າວໜ້າທີ່ສຸດກ່ຽວກັບຂຸມດຳ.

ກາຍວິພາກຂອງຫຼຸມດຳ

ເພື່ອຊື່ນຊົມກັບການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງເຂົ້າໃຈວ່າຫຼຸມດຳແມ່ນຫຍັງ ແລະ ພວກມັນເຮັດວຽກແນວໃດ. ຫຼຸມດຳແມ່ນພາກພື້ນໃນອະວະກາດທີ່ສະໜາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຫຼາຍຈົນມັນບິດເບືອນອະວະກາດ ແລະ ເວລາອ້ອມຮອບມັນ, ປະກອບເປັນຂອບເຂດເຫດການ - ຈຸດທີ່ບໍ່ມີຫຍັງສາມາດກັບຄືນມາໄດ້. ແກນຂອງຫຼຸມດຳ, ທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ singularity, ແມ່ນຈຸດດຽວທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນບໍ່ມີຂອບເຂດ ແລະ ປະລິມານສູນ. ຫຼຸມດຳມີຂະໜາດແຕກຕ່າງກັນ, ຕັ້ງແຕ່ຫຼຸມດຳມວນດາວທີ່ເກີດຈາກດວງດາວທີ່ຍຸບຕົວລົງໄປຈົນເຖິງຫຼຸມດຳມວນມະຫາສານທີ່ອາໄສຢູ່ໃຈກາງຂອງກາລັກຊີ.

ກ້ອງສ່ອງທາງໄກຂອບຟ້າເຫດການ: ການຖ່າຍພາບສິ່ງທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ

ຈຸດສຳຄັນໃນການຄົ້ນຄວ້າຂຸມດຳໄດ້ເກີດຂຶ້ນໃນເດືອນເມສາ 2019 ດ້ວຍການປ່ອຍຮູບພາບທຳອິດຂອງຂຸມດຳ. ຮູບພາບນີ້ຖ່າຍໂດຍກ້ອງສ່ອງທາງໄກ Event Horizon Telescope (EHT) ສະແດງໃຫ້ເຫັນເງົາຂອງຂຸມດຳມວນມະຫາສານໃນກາແລັກຊີ M87. ຜົນສຳເລັດນີ້ເປັນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງຍຸກໃໝ່ໃນດາລາສາດ, ຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດສາມາດສັງເກດເບິ່ງຂອບເຂດເຫດການໂດຍກົງ ແລະ ສະໜອງໂອກາດທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນໃນການທົດສອບທິດສະດີກ່ຽວກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປທີ່ Albert Einstein ວາງໄວ້.

ຄວາມພະຍາຍາມບຸກເບີກນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບເຄືອຂ່າຍທົ່ວໂລກຂອງຫໍສັງເກດການວິທະຍຸທີ່ປະສານກັນ, ເຊິ່ງສ້າງອິນເຕີເຟໂຣມິເຕີຂະໜາດດາວເຄາະໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ຂໍ້ມູນທີ່ເກັບກຳໄດ້ຊ່ວຍຢືນຢັນການຄາດຄະເນທີ່ເຮັດໂດຍທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປ, ເຊັ່ນວ່າເງົາຂອງຫຼຸມດຳເປັນຮູບວົງມົນ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຮູບພາບຍັງໄດ້ຍົກຄຳຖາມໃໝ່ກ່ຽວກັບພຶດຕິກຳຂອງສານ ແລະ ພະລັງງານໃກ້ກັບຂອບຫຼຸມດຳ.

ຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ: ກະໂດດໃນອະວະກາດ-ເວລາ

ການກ້າວກະໂດດທີ່ສຳຄັນອີກອັນໜຶ່ງໃນການຄົ້ນຄວ້າຂຸມດຳກ່ຽວຂ້ອງກັບການກວດຈັບຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ - ຄື້ນໃນໂຄງສ້າງຂອງອະວະກາດ-ເວລາທີ່ເກີດຈາກເຫດການທີ່ຮຸນແຮງຂອງຈັກກະວານ, ເຊັ່ນ: ການປະທະກັນ ແລະ ການລວມຕົວຂອງຂຸມດຳ. ຄວາມກ້າວໜ້ານີ້ໄດ້ຮັບການຮັບຮູ້ໃນປີ 2015 ໂດຍຫໍສັງເກດການຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ Laser Interferometer (LIGO) ເມື່ອມັນໄດ້ກວດພົບຄື້ນຈາກການລວມຕົວຂອງຂຸມດຳມວນດາວສອງອັນເປັນຄັ້ງທຳອິດ.

ການຄົ້ນພົບເຫດການຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງຫຼາຍໆຄັ້ງຕໍ່ມາໄດ້ເປີດປ່ອງຢ້ຽມສັງເກດການໃໝ່ສູ່ຈັກກະວານ. ການກວດຈັບເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ຢືນຢັນການມີຢູ່ຂອງລະບົບຫຼຸມດຳຄູ່ເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດສາມາດປະເມີນຄຸນສົມບັດຕ່າງໆ - ເຊັ່ນ: ມວນສານ ແລະ ການໝູນ - ຂອງຫຼຸມດຳທີ່ລວມຕົວກັນ. ດາລາສາດຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງສະໜອງວິທີການໃໝ່ໃນການສືບສວນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດຂອງຈັກກະວານ, ເຊິ່ງອະທິບາຍເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບລັກສະນະຂອງຫຼຸມດຳ.

ຂຸມດຳມວນປານກາງ: ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຂາດຫາຍໄປ

ໃນຂະນະທີ່ຮູດຳມວນສານດາວ ແລະ ຮູດຳມວນສານມະຫາສານໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ເປັນຢ່າງດີ, ການມີຢູ່ຂອງຮູດຳມວນສານປານກາງ (IMBHs) ຍັງຄົງເປັນພຽງສົມມຸດຖານຈົນຮອດຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຄົ້ນພົບທີ່ເຮັດຜ່ານການກວດຈັບຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ການສັງເກດການຮັງສີເອັກສ໌ ໄດ້ສະໜອງຫຼັກຖານທີ່ໜ້າສົນໃຈສຳລັບຮູດຳ 'ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຂາດຫາຍໄປ' ເຫຼົ່ານີ້.

ໃນປີ 2020, ການກວດພົບເຫດການຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ເອີ້ນວ່າ GW190521, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການລວມຕົວຂອງຂຸມດຳສອງແຫ່ງທີ່ມີມວນສານປະມານ 85 ແລະ 66 ມວນສານຂອງດວງອາທິດ, ໄດ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດຂຸມດຳສຸດທ້າຍທີ່ມີມວນສານປະມານ 142 ມວນສານຂອງດວງອາທິດ. ນີ້ເປັນຈຸດສັງເກດໂດຍກົງຄັ້ງທຳອິດຂອງ IMBH, ເຊິ່ງເປັນຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງມວນສານຂອງດາວເຄາະ ແລະ ຂຸມດຳມວນສານມະຫາສານ ແລະ ສະເໜີຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການກໍ່ຕົວ ແລະ ວິວັດທະນາການຂອງພວກມັນ.

ກົນຈັກຄວອນຕຳ ແລະ ຂຸມດຳ: ລັງສີຮໍຄິງ

ສະຕີເຟນ ຮໍຄິງ ໄດ້ປະຕິວັດຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຫຼຸມດຳໃນຊຸມປີ 1970 ໂດຍການຄາດຄະເນວ່າພວກມັນປ່ອຍລັງສີອອກມາຍ້ອນຜົນກະທົບຂອງຄວອນຕຳໃກ້ກັບຂອບເຂດເຫດການ. ປະກົດການນີ້ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມລັງສີຮໍຄິງ ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຫຼຸມດຳສາມາດສູນເສຍມວນສານໄດ້ຊ້າໆ ແລະ ໃນທີ່ສຸດກໍ່ລະເຫີຍໄປ. ໃນຂະນະທີ່ລັງສີຮໍຄິງຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໂດຍກົງ - ເນື່ອງຈາກຄວາມຈືດໆຂອງມັນເມື່ອທຽບກັບສຽງລົບກວນພື້ນຫຼັງຂອງຈັກກະວານ - ຄວາມກ້າວໜ້າທີ່ຜ່ານມາໃນການທົດລອງຄວອນຕຳ ແລະ ຟີຊິກທິດສະດີຍັງສືບຕໍ່ສຳຫຼວດຜົນສະທ້ອນຂອງການຄາດຄະເນນີ້.

ທິດສະດີສະໜາມຄວອນຕຳກຳລັງຖືກພັດທະນາຂຶ້ນເພື່ອເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນວ່າຫຼຸມດຳສາມາດແຜ່ພະລັງງານໄດ້ແນວໃດ ແລະ ອາດຈະເຮັດໃຫ້ກົນໄກຄວອນຕຳກັບທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປສົມດຸນກັນໄດ້ແນວໃດ, ເຊິ່ງເປັນສອງທິດສະດີພື້ນຖານທີ່ສຸດ ແຕ່ເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ເຂົ້າກັນໄດ້ໃນຟີຊິກ.

ຄວາມຂັດແຍ້ງກ່ຽວກັບຂໍ້ມູນຂອງຮູດຳ: ກ້າວໜຶ່ງທີ່ໃກ້ຈະຮອດການແກ້ໄຂ

ຄວາມຂັດແຍ້ງກ່ຽວກັບຂໍ້ມູນຂອງຫຼຸມດຳ - ທີ່ເກີດຂື້ນຈາກຄວາມຂັດແຍ້ງລະຫວ່າງທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປ ແລະ ກົນຈັກຄວອນຕຳ ກ່ຽວກັບວ່າຂໍ້ມູນທີ່ຕົກລົງໄປໃນຫຼຸມດຳຈະສູນຫາຍໄປຢ່າງຖາວອນຫຼືບໍ່ - ໄດ້ສ້າງຄວາມສັບສົນໃຫ້ນັກຟີຊິກເປັນເວລາຫຼາຍທົດສະວັດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມກ້າວໜ້າທາງທິດສະດີທີ່ຜ່ານມາຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າພວກເຮົາອາດຈະຢູ່ໃນຈຸດສຸດຍອດຂອງການແກ້ໄຂ.

ການສຶກສາໃນທິດສະດີສາຍ ແລະ ການສອດຄ່ອງກັບ AdS/CFT, ເຊິ່ງເປັນຂອບແນວຄິດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບທິດສະດີແຮງໂນ້ມຖ່ວງໃນພື້ນທີ່ມິຕິສູງກວ່າກັບທິດສະດີສະໜາມ quantum ໃນພື້ນທີ່ມິຕິຕ່ຳກວ່າ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຂໍ້ມູນບໍ່ໄດ້ສູນເສຍໄປ ແຕ່ຖືກເຂົ້າລະຫັດໃນສະຫະສຳພັນທີ່ລະອຽດອ່ອນໃນທົ່ວຂອບເຂດເຫດການ, ແນວຄວາມຄິດທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມ "entanglement entropy." ການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະເປັນເຄື່ອງມືໃນການພັດທະນາທິດສະດີແບບລວມສູນຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ quantum.

ອະນາຄົດ: ຂອບເຂດຕໍ່ໄປ

ອະນາຄົດຂອງການຄົ້ນຄວ້າຮູດຳແມ່ນໜ້າຕື່ນເຕັ້ນ, ດ້ວຍພາລະກິດ ແລະ ເຄື່ອງມືທີ່ທັນສະໄໝຫຼາຍຢ່າງທີ່ກຳລັງຈະມາເຖິງ. ກ້ອງສ່ອງທາງໄກອະວະກາດ James Webb (JWST) ທີ່ຈະເປີດຕົວໃນປີ 2021, ມີເຄື່ອງມືທີ່ສາມາດກວດສອບສະພາບແວດລ້ອມອ້ອມຮອບຮູດຳດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ, ເຊິ່ງອາດຈະເປີດເຜີຍປະກົດການໃໝ່ໆ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຄື່ອງກວດຈັບຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ, ເຊັ່ນ: ຫໍສັງເກດການ LIGO ແລະ Virgo ທີ່ໄດ້ຮັບການຍົກລະດັບ ແລະ LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ທີ່ວາງໄວ້ເທິງອະວະກາດ, ຈະຊ່ວຍເສີມຂະຫຍາຍຄວາມສາມາດຂອງພວກເຮົາໃນການກວດຈັບ ແລະ ວິເຄາະແຫຼ່ງຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂຶ້ນ, ລວມທັງແຫຼ່ງຄື້ນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຂຸມດຳ.

ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ວຽກງານທາງທິດສະດີໃນຟີຊິກພະລັງງານສູງ, ຈັກກະວານວິທະຍາ, ແລະທິດສະດີທາງເລືອກກ່ຽວກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງອາດຈະສືບຕໍ່ໃຫ້ຄວາມกระจ่างແກ່ຫຼັກການພື້ນຖານທີ່ຄວບຄຸມຫຼຸມດຳ, ເຊິ່ງອາດຈະເປີດເຜີຍລັກສະນະພື້ນຖານໃໝ່ຂອງຈັກກະວານ.

ສະຫຼຸບ: Quest Unending

ການຄົ້ນຄວ້າລ່າສຸດກ່ຽວກັບຫຼຸມດຳບໍ່ພຽງແຕ່ເນັ້ນໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມກ້າວໜ້າທີ່ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງເນັ້ນໃຫ້ເຫັນເຖິງການຂະຫຍາຍຕົວອັນໃຫຍ່ຫຼວງຂອງສິ່ງທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່. ການຄົ້ນພົບແຕ່ລະຄັ້ງເບິ່ງຄືວ່າຈະເປີດຄຳຖາມໃໝ່ຫຼາຍສິບຂໍ້, ເຊິ່ງດຶງດູດນັກວິທະຍາສາດໃຫ້ກ້າວໄປຂ້າງໜ້າໃນການສະແຫວງຫາເພື່ອເປີດເຜີຍຄວາມລຶກລັບຂອງຍັກໃຫຍ່ທາງດາລາສາດເຫຼົ່ານີ້. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ ແລະ ຂອບທິດສະດີຂອງພວກເຮົາມີຄວາມຊັບຊ້ອນຫຼາຍຂຶ້ນເລື້ອຍໆ, ພວກເຮົາອາດຈະຢືນຢູ່ໃນຂອບເຂດຂອງການເປີດເຜີຍທີ່ເລິກເຊິ່ງ, ພ້ອມທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຈັກກະວານ ແລະ ສະຖານທີ່ຂອງພວກເຮົາພາຍໃນມັນເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນ. ສະເໜ່ທີ່ລຶກລັບຂອງຫຼຸມດຳຮັບປະກັນວ່າພວກມັນຈະຍັງຄົງຢູ່ໃນຂອບເຂດຂອງການຄົ້ນຄວ້າດ້ານດາລາສາດເປັນເວລາຫຼາຍທົດສະວັດທີ່ຈະມາເຖິງ.