រន្ធខ្មៅ — កន្លែងដែលពេលវេលា និងលំហ ឈប់ដំណើរ
តើរន្ធខ្មៅជាអ្វី? វាកើតឡើងយ៉ាងណា មានរូបរាងបែបណា ហើយតើមនុស្សជាតិអាចថតរូប នូវវត្ថុដែលសូម្បីតែពន្លឺ ក៏គេចមិនផុត បានដោយរបៀបណា?
♥ គាំទ្រការងារយើង · ១$ (Donate)(រន្ធខ្មៅ M87*)
(Sagittarius A*)
ភ្ជាប់គ្នាជាកែវប៉ុនផែនដី
ពីផ្ទៃព្រឹត្តិការណ៍
០១ សេចក្តីផ្តើម
ក្នុងចំណោមវត្ថុទាំងអស់ក្នុងសកលលោក គ្មានវត្ថុណាមួយ ដែលទាក់ទាញ និងបំភ័ន្តគំនិតមនុស្ស ដូចរន្ធខ្មៅ (black hole) នោះទេ។ វាជាតំបន់មួយនៃ លំហ-ពេលវេលា ដែលទំនាញ (gravity) ខ្លាំងម៉្លេះ រហូតដល់សូម្បីតែពន្លឺ ដែលជារបស់លឿនបំផុតក្នុងសកលលោក ក៏មិនអាចគេចផុតបានដែរ។
អស់រយៈពេលជាងមួយសតវត្ស រន្ធខ្មៅគ្រាន់តែជាការទស្សន៍ទាយតាមទ្រឹស្តីប៉ុណ្ណោះ។ ប៉ុន្តែនៅឆ្នាំ ២០១៩ និង ២០២២ មនុស្សជាតិពិតជាបានថតរូបវាបាន ជាលើកដំបូងក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រ។ អត្ថបទនេះនឹងនាំអ្នកស្វែងយល់ពី តើរន្ធខ្មៅជាអ្វី កើតឡើងយ៉ាងណា មានរូបរាងបែបណា និងតើមនុស្សជាតិ អាចមើលឃើញនូវអ្វីដែលមើលមិនឃើញ បានដោយរបៀបណា។
០២ តើអ្វីទៅជារន្ធខ្មៅ?
រន្ធខ្មៅកើតឡើងនៅពេលដែលបរិមាណម៉ាស (mass) ដ៏ច្រើន ត្រូវបានបង្ហាប់ចូលក្នុងលំហតូចបំផុត។ វាមិនមែនជា «រន្ធ» ពិតប្រាកដនោះទេ ប៉ុន្តែជាការប្រមូលផ្តុំម៉ាសក្រាស់ខ្លាំង រហូតធ្វើឲ្យ លំហ-ពេលវេលា (spacetime) ជុំវិញវាកោងយ៉ាងខ្លាំង។ យើងហៅវាថា «ខ្មៅ» ដោយសារគ្មានពន្លឺអាចចេញពីវាបាន ដូច្នេះវាមើលមិនឃើញដោយផ្ទាល់។
រ៉ាដ្យូសដែលម៉ាសមួយត្រូវបង្ហាប់ ដើម្បីក្លាយជារន្ធខ្មៅ ត្រូវបានគេហៅថា រ៉ាដ្យូស Schwarzschild(rs = 2GM/c²) តាមឈ្មោះអ្នកគណិតវិទ្យា Karl Schwarzschild ដែលបានរកឃើញវាក្នុងឆ្នាំ ១៩១៦។
បើបង្ហាប់ ព្រះអាទិត្យ ទាំងមូល ឲ្យតូចត្រឹមរ៉ាដ្យូស ~៣ គីឡូម៉ែត្រ វានឹងក្លាយជារន្ធខ្មៅ។ រីឯ ផែនដី ត្រូវបង្ហាប់ឲ្យតូចត្រឹម ~៩ មិល្លីម៉ែត្រ — ប៉ុនកូនថ្មកញ្ចក់ប៉ុណ្ណោះ។5
០៣ កាយវិភាគរន្ធខ្មៅ
ទោះបីយើងមើលមិនឃើញរន្ធខ្មៅផ្ទាល់ក៏ដោយ ក៏អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានកំណត់ផ្នែកសំខាន់ៗ របស់វា។ ខាងក្រោមនេះ ជារូបភាពសាមញ្ញ បង្ហាញពីផ្នែកនីមួយៗ៖
០៤ រន្ធខ្មៅកើតឡើងយ៉ាងណា?
រន្ធខ្មៅម៉ាសផ្កាយ ភាគច្រើនកើតឡើងនៅពេលដែលផ្កាយធំៗ (ធ្ងន់ជាងព្រះអាទិត្យច្រើនដង) ដល់ទីបញ្ចប់នៃជីវិតរបស់វា។ ពេញមួយជីវិត ផ្កាយរក្សាតុល្យភាព រវាងកម្លាំងទំនាញ ដែលទាញចូលក្នុង និងសម្ពាធពីប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ ដែលរុញចេញក្រៅ។
នៅពេលប្រេងឥន្ធនៈនុយក្លេអ៊ែរអស់ សម្ពាធរុញចេញក៏រលត់ ហើយស្នូលផ្កាយ ដួលរលំចូលខ្លួនឯងភ្លាមៗ បណ្ដាលឲ្យផ្ទុះជា ស៊ូពែរណូវ៉ា(supernova) ដ៏មហិមា។ បើស្នូលដែលនៅសល់ ធ្ងន់គ្រប់គ្រាន់ វាបន្តដួលរលំ រហូតក្លាយជារន្ធខ្មៅ។ រីឯរន្ធខ្មៅអភិមហិមា នៅចំកណ្តាលហ្គាឡាក់ស៊ីវិញ គេជឿថា លូតលាស់ពេញមួយរយៈពេលរាប់ពាន់លានឆ្នាំ តាមរយៈការប្រមូលផ្តុំម៉ាស និងការរួមបញ្ចូលគ្នា។4
០៥ ប្រភេទរន្ធខ្មៅ
អ្នកតារាវិទូ ចែករន្ធខ្មៅជាបីប្រភេទសំខាន់ តាមម៉ាស ហើយមានប្រភេទទីបួន ដែលនៅជាទ្រឹស្តី៖
រន្ធខ្មៅម៉ាសផ្កាយ
កើតពីផ្កាយធំដួលរលំ។ ប្រភេទសាមញ្ញបំផុតក្នុងសកលលោក។
រន្ធខ្មៅម៉ាសមធ្យម
«ខ្សែភ្ជាប់ដែលបាត់» — នៅពិបាករកនិងបញ្ជាក់ ដោយវាមិនសូវភ្លឺ។
រន្ធខ្មៅអភិមហិមា
នៅចំកណ្តាលហ្គាឡាក់ស៊ីភាគច្រើន រួមទាំងផ្លូវទឹកដោះរបស់យើង។
រន្ធខ្មៅបុព្វកាល
តាមទ្រឹស្តី កើតពីការប្រែប្រួលដង់ស៊ីតេ ក្នុងសម័យដើមនៃសកលលោក — មិនទាន់រកឃើញនៅឡើយ។
០៦ តើគេថតរូបវាបានយ៉ាងណា?
យើងមិនអាចថតរន្ធខ្មៅផ្ទាល់បានទេ ព្រោះវាខ្មៅ។ ផ្ទុយទៅវិញ យើងថត «ស្រមោល» (shadow) របស់វា ដែលលេចធ្លោ លើផ្ទៃឧស្ម័នភ្លឺ ដែលវិលជុំវិញ។ ដើម្បីមើលឃើញវត្ថុតូចម៉្លេះ នៅចម្ងាយឆ្ងាយបែបនេះ ក្រុម Event Horizon Telescope (EHT) បានភ្ជាប់ស្ថានីយ៍ទូរទស្សន៍វិទ្យុ ៨ កន្លែង ពាសពេញពិភពលោក ឲ្យដំណើរការ ដូចជា «កែវយឺតធំប៉ុនផែនដី» តាមបច្ចេកទេស VLBI។
ស្ថានីយ៍ទាំងនេះ ស្ថិតនៅប្រទេសបារាំង អេស្ប៉ាញ ហ្គ្រោអង់ឡង់ ឈីលី សហរដ្ឋអាមេរិក (រដ្ឋអារីហ្សូណា និងហាវ៉ៃ) ម៉ិកស៊ិក និងប៉ូលខាងត្បូង។ វាមានភាពច្បាស់ល្អ (resolution) ខ្ពស់ម៉្លេះ ប្រៀបបាននឹងការមើលឃើញ ផ្លែក្រូចមួយផ្លែ នៅលើផ្ទៃព្រះច័ន្ទ។1
| លក្ខណៈ | M87* | Sagittarius A* |
|---|---|---|
| ការបង្ហាញរូបថត | ១០ មេសា ២០១៩ | ១២ ឧសភា ២០២២ |
| ទីតាំង | ហ្គាឡាក់ស៊ី Messier 87 | ផ្លូវទឹកដោះ (ហ្គាឡាក់ស៊ីយើង) |
| ចម្ងាយ | ~ ៥៥ លានឆ្នាំពន្លឺ | ~ ២៧,០០០ ឆ្នាំពន្លឺ |
| ម៉ាស | ~ ៦,៥ ពាន់លានដងព្រះអាទិត្យ | ~ ៤ លានដងព្រះអាទិត្យ |
បើប្រៀបធៀប រន្ធខ្មៅ M87* ធំជាង Sagittarius A* ប្រមាណ ១,៥០០ ដង។2
០៧ បើធ្លាក់ចូល មានអ្វីកើតឡើង?
ស្រមៃថា អ្នកធ្លាក់ចូលរន្ធខ្មៅ ដោយយកជើងចូលមុន។ ដោយសារទំនាញ ខុសគ្នាខ្លាំងម៉្លេះ រវាងជើង និងក្បាលរបស់អ្នក កម្លាំង (tidal force) នឹងទាញរាងកាយអ្នក ឲ្យវែងស្តើង ដូចមី — បាតុភូតនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រហៅលេងសើចថា «spaghettification» (ការក្លាយជាមី)។6
លើសពីនេះ តាមទ្រឹស្តីសម្ព័ន្ធភាពទូទៅ (General Relativity) របស់ Albert Einstein ពេលវេលាដំណើរការ កាន់តែយឺត នៅពេលនៅជិតផ្ទៃព្រឹត្តិការណ៍។ បើមាននរណាម្នាក់ មើលអ្នកពីចម្ងាយ គេនឹងឃើញអ្នក ហាក់ដូចជា «ក្លាយនៅនឹងកន្លែង» នៅឯព្រំដែន មិនដែលឆ្លងកាត់ផុតទេ ខណៈដែលសម្រាប់ខ្លួនអ្នកផ្ទាល់ អ្នកបានឆ្លងផុតរួចទៅហើយ។
០៨ វិទ្យុសកម្ម Hawking — រន្ធខ្មៅមិននៅអស់កល្ប
នៅឆ្នាំ ១៩៧៤ អ្នករូបវិទ្យា Stephen Hawking បានបង្ហាញថា រន្ធខ្មៅ មិនមែន «ខ្មៅទាំងស្រុង» នោះទេ។ ដោយសារ បាតុភូតកង់ទិច (quantum) នៅជិតផ្ទៃព្រឹត្តិការណ៍ រន្ធខ្មៅបញ្ចេញវិទ្យុសកម្មតិចៗ ដែលឥឡូវគេហៅថា «វិទ្យុសកម្ម Hawking»។7
នេះមានន័យថា រន្ធខ្មៅ បាត់បង់ម៉ាសបន្តិចម្តងៗ ហើយតាមរយៈពេលយ៉ាងយូរអង្វែង វាអាចនឹង «ហួត» (evaporate) អស់ទៅ។ ការគួរឲ្យឆ្ងល់គឺ រន្ធខ្មៅកាន់តែតូច វាកាន់តែក្តៅ និងហួតលឿន។ ប៉ុន្តែសម្រាប់រន្ធខ្មៅ ម៉ាសផ្កាយ ឬអភិមហិមា ដំណើរការនេះ យឺតយ៉ាងខ្លាំង — យូរជាងអាយុ សកលលោកបច្ចុប្បន្នទៅទៀត។
០៩ ការយល់ច្រឡំទូទៅ
«រន្ធខ្មៅ ដូចជាម៉ាស៊ីនបឺត ដែលបឺតអ្វីៗគ្រប់យ៉ាងចូល។»
ប្រសិនបើជំនួសព្រះអាទិត្យ ដោយរន្ធខ្មៅ ដែលមានម៉ាសស្មើគ្នា ភពនានា (រួមទាំងផែនដី) នឹងបន្តវិលក្នុងគន្លងដដែល ដោយមិនត្រូវ «បឺត» ចូលឡើយ ព្រោះទំនាញនៅកម្រិតដដែល។
«រន្ធខ្មៅ គឺជារន្ធទទេ ឬប្រហោងក្នុងលំហ។»
វាគឺផ្ទុយស្រឡះ — ជាការប្រមូលផ្តុំម៉ាស ច្រើនបំផុត ក្នុងលំហតូចបំផុត។ វាមិនមែន «ទទេ» ទេ តែ «ពេញ» បំផុតផ្ទុយទៅវិញ។
១០ កំណត់ហេតុនៃការរកឃើញ
Albert Einstein (ទ្រឹស្តីសម្ព័ន្ធភាពទូទៅ) និង Karl Schwarzschild ផ្តល់មូលដ្ឋានគណិតវិទ្យា ដំបូងសម្រាប់រន្ធខ្មៅ។8
Roger Penrose បង្ហាញតាមគណិតវិទ្យាថា រន្ធខ្មៅ ពិតជាអាចកើតឡើងបាន។
អ្នករូបវិទ្យា John Wheeler ធ្វើឲ្យពាក្យ «black hole» ក្លាយជាពាក្យ ដែលគេនិយមប្រើ។
Cygnus X-1 ក្លាយជារន្ធខ្មៅម៉ាសផ្កាយ ដំបូងគេ ដែលត្រូវបានគេទទួលស្គាល់យ៉ាងទូលំទូលាយ។
Stephen Hawking ស្នើទ្រឹស្តី «វិទ្យុសកម្ម Hawking»។
LIGO រកឃើញ រលកទំនាញ ពីការប៉ះទង្គិចគ្នា នៃរន្ធខ្មៅពីរ (ប្រកាសផ្លូវការ ឆ្នាំ ២០១៦)។9
EHT បង្ហាញរូបថត រន្ធខ្មៅ ដំបូងបង្អស់ក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រ — M87*។3
រង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យា ប្រគល់ជូន Penrose, Genzel និង Ghez សម្រាប់ការងារ ស្តីពីរន្ធខ្មៅ។10
EHT បង្ហាញរូបថត Sagittarius A* — រន្ធខ្មៅ នៅចំកណ្តាលហ្គាឡាក់ស៊ីយើង។
១១ ការសន្និដ្ឋាន
រន្ធខ្មៅ គឺជាការបង្ហាញដ៏ខ្លាំងបំផុតមួយ នៃអំណាចទំនាញ ក្នុងសកលលោក។ ពីការទស្សន៍ទាយ តាមទ្រឹស្តីរបស់ Einstein រហូតដល់រូបថតពិតប្រាកដ នៅឆ្នាំ ២០១៩ និង ២០២២ និងរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ ២០២០ — រន្ធខ្មៅបង្ហាញថា មនុស្សជាតិអាចស្វែងយល់ និងសង្កេតមើលឃើញ សូម្បីតែវត្ថុ ដែលលាក់ខ្លួនបំផុត ក្នុងសកលលោក។
ឯកសារយោង
- U.S. National Science Foundation — Event Horizon Telescope. nsf.gov
- Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian (2022) — First Image of the Black Hole at the Heart of Our Galaxy. cfa.harvard.edu
- Event Horizon Telescope (2019) — Astronomers Capture First Image of a Black Hole (M87*). eventhorizontelescope.org
- NASA Science — Types of Black Holes. science.nasa.gov
- Wikipedia — Schwarzschild radius (rs=2GM/c²; ☉≈3 km, 🜨≈9 mm). en.wikipedia.org
- Royal Museums Greenwich — What happens if you fall into a black hole? (spaghettification). rmg.co.uk
- Wikipedia — Hawking radiation (Hawking, 1974). en.wikipedia.org
- Britannica / Wikipedia — history of the term “black hole” (Schwarzschild 1916, Wheeler 1967). en.wikipedia.org
- Wikipedia — First observation of gravitational waves (GW150914, 2015). en.wikipedia.org
- NobelPrize.org — The Nobel Prize in Physics 2020 (Penrose, Genzel, Ghez). nobelprize.org
គ្រប់របស់ដែលយើងធ្លាប់ឃើញ — ផ្កាយ ហ្គាឡាក់ស៊ី និងភពទាំងអស់ — បូករួមគ្នាមានត្រឹមតែ ៥ ភាគរយ នៃសកលលោក។ តើ ៩៥ ភាគរយ ដែលនៅសល់ ជាអ្វី?
ការបញ្ជាក់៖ អត្ថបទនេះ គឺជាការសំយោគ និងវិភាគទិន្នន័យ ពីប្រភពស្រាវជ្រាវផ្សេងៗ (រាយក្នុងផ្នែកឯកសារយោង) ក្នុងគោលបំណង ចែករំលែកចំណេះដឹងទូទៅ និងការត្រិះរិះពិចារណាប៉ុណ្ណោះ។
