คลังเก็บหมวดหมู่: นาย ธนพล พรมศร

เหตุใดหลุมดำจึงไม่ดูดเอาห้วงอวกาศเข้าไปทั้งหมด ?

เหตุใดหลุมดำจึงไม่ดูดเอาห้วงอวกาศเข้าไปทั้งหมด ?

หลุมดำImage copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARY

แม้จะทราบกันดีว่าหลุมดำเป็นวัตถุอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล จนกระทั่งแสงก็ไม่สามารถหนีหลุดรอดออกมาได้ แต่เราก็ยังไม่เคยพบหลุมดำที่ดูดเอามวลสารจากห้วงอวกาศโดยรอบเข้าไปอย่างไร้ขีดจำกัด หรือหลุมดำที่ขยายตัวอย่างไม่หยุดยั้งจนน่ากลัวว่าจะกลืนกินจักรวาลเข้าไปทั้งหมด ซึ่งหลายคนก็อาจสงสัยว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น

เคยมีผู้ให้คำอธิบายในเรื่องนี้เอาไว้หลายแนวทางด้วยกัน แต่ล่าสุดศาสตราจารย์เลนนาร์ด ซัสส์คินด์ (Leonard Susskind) จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด หนึ่งในผู้บุกเบิกวางรากฐานของทฤษฎีสตริง (String theory) คนสำคัญได้เสนอแนวคิดใหม่ที่ชี้ว่า หลุมดำจะไม่ดูดกลืนเอาห้วงอวกาศโดยรอบเข้าไปทั้งหมด เพราะมันมีการขยายตัว “ภายใน”มากกว่าการขยายตัวออกสู่พื้นที่ภายนอก

ศ. ซัสส์คินด์เผยถึงแนวคิดดังกล่าว ในบทความที่เผยแพร่ทางเว็บไซต์คลังเอกสารวิชาการ arXiv.org โดยระบุว่าเมื่อหลุมดำดูดเอาสิ่งต่าง ๆ เข้าไปเพิ่มขึ้น จะเกิดการขยายตัวของปริมาตรด้านใน ซึ่งปริมาตรที่เพิ่มขึ้นนี้ไม่ใช่การขยายตัวของขนาดหรือพื้นที่แบบที่คนเราจะสังเกตเห็นได้ตามปกติ แต่เป็นการเพิ่มขึ้นของ “ความซับซ้อนเชิงควอนตัม” (Quantum complexity) ซึ่งอธิบายได้ด้วยคณิตศาสตร์

คำอธิบายของศ. ซัสส์คินด์นี้แปลกใหม่และเข้าใจได้ยาก เพราะที่ผ่านมาการอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของหลุมดำจะอิงอยู่กับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ซึ่งทำนายถึงการมีอยู่ของหลุมดำไว้ตั้งแต่ปี 1915 โดยชี้ว่าหลุมดำคือสภาพที่ปริภูมิ-เวลา (space-time) ถูกมวลมหาศาลดึงถ่วงให้โค้งลงคล้ายท่อหรืออุโมงค์ลึก แต่นิยามนี้ไม่สามารถอธิบายเรื่องการขยายตัวของหลุมดำได้

นอกจากนี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังมีข้อจำกัดในการอธิบายปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่เล็กในระดับอนุภาค ทำให้ศ.ซัสส์คินด์พยายามสร้างทฤษฎีใหม่ โดยนำหลักกลศาสตร์ควอนตัมเข้ามาช่วยอธิบายเรื่องการขยายตัวของหลุมดำด้วย แม้ที่ผ่านมาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะไม่สามารถไปกันได้ดีนักกับกลศาสตร์ควอนตัมก็ตาม

ในบทความที่เผยแพร่ล่าสุด ศ.ซัสส์คินด์เสนอทฤษฎีที่เรียกว่า Ads/CFT ซึ่งเป็นการใช้ทฤษฎีสตริงในกรอบ 4 มิติ สร้างแบบจำลองวิวัฒนาการของเอกภพที่กำลังขยายตัวแบบหนึ่ง โดยเขาบอกว่าแนวคิดการขยายตัว “ภายใน” ของหลุมดำนี้ มีความสอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งอีกด้วย

ที่มา:https://www.bbc.com/thai/features-46672334

กลุ่มอังคารบ่าย

ภาวะโลกร้อน: เตรียมทดลองฉีดสเปรย์ลดโลกร้อนในชั้นบรรยากาศปีหน้า

ภาวะโลกร้อน: เตรียมทดลองฉีดสเปรย์ลดโลกร้อนในชั้นบรรยากาศปีหน้า

ภาพถ่ายจากสถานีอวกาศนานาชาติเผยให้เห็นชั้นบรรยากาศของโลก ขณะดวงอาทิตย์ตกเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกImage copyrightNASA
คำบรรยายภาพภาพถ่ายจากสถานีอวกาศนานาชาติเผยให้เห็นชั้นบรรยากาศของโลก ขณะดวงอาทิตย์ตกเหนือมหาสมุทรแปซิฟิก

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯ เผยว่าได้เตรียมการจะทดลองฉีดพ่นสารเคมีในชั้นบรรยากาศโลกในปีหน้า (2019) เพื่อศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการใช้สารบางชนิดสะท้อนแสงอาทิตย์ให้กลับคืนสู่อวกาศ ซึ่งคาดว่าจะทำให้โลกเย็นลงและบรรเทาความรุนแรงของภาวะโลกร้อน

มีการเปิดเผยถึงโครงการวิจัยดังกล่าวในวารสาร Environmental Research Letters เมื่อเดือนที่แล้ว ซึ่งทีมนักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดเสนอให้ฉีดพ่นสารจำพวกละอองลอยซัลเฟต (Sulfate aerosol) ปริมาณหลายล้านตันในบรรยากาศชั้นสตาร์โตสเฟียร์ (Stratosphere) เพื่อให้ลดความร้อนแรงของแสงอาทิตย์ลงได้อย่างรวดเร็ว สอดคล้องกับความจำเป็นของมนุษย์ที่ต้องเร่งแก้ไขภาวะโลกร้อนในขั้นวิกฤตให้ได้อย่างเร่งด่วน

การทดลองนี้เป็นส่วนหนึ่งในโครงการ SCoPEx ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งมุ่งหาหนทางยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ตามหลักการ “วิศวกรรมโลก” (Geoengineering) โดยมนุษย์ใช้เทคโนโลยีเข้าแทรกแซงและควบคุมระบบภูมิอากาศของโลกในวงกว้าง เพื่อหยุดยั้งภัยพิบัติที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกในทุกปี

ทีมผู้วิจัยอ้างว่า การใช้ฝูงบินของเครื่องบินที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ออกปฏิบัติการฉีดพ่นสารเคมีสะท้อนแสงอาทิตย์เป็นระยะนับหลายพันครั้งต่อปีนั้น มีความเป็นไปได้สูงในทางปฏิบัติ และมีต้นทุนต่ำพอที่ชาติต่าง ๆ จะร่วมกันแบกรับภาระทางการเงินนี้ได้ โดยประมานการว่ามีค่าใช้จ่ายตกปีละ 3,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ เท่านั้น ซึ่งนับว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับงบประมาณที่ทั่วโลกใช้พัฒนาพลังงานสีเขียวอยู่แล้วถึงปีละ 5 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐฯ

หากไม่มีการแก้ไขอย่างเร่งด่วน โลกจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น 3-5 องศาเซลเซียสภายในสิ้นศตวรรษนี้Image copyrightGETTY IMAGES
คำบรรยายภาพหากไม่มีการแก้ไขอย่างเร่งด่วน โลกจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น 3-5 องศาเซลเซียสภายในสิ้นศตวรรษนี้

อย่างไรก็ตาม บรรดาผู้เชี่ยวชาญยังไม่อาจแน่ใจได้ว่า วิธีลดโลกร้อนแบบแหวกแนวนี้จะมีความปลอดภัย และไม่ส่งผลกระทบทางลบที่ร้ายแรงในระยะยาว เพราะการใช้สารเคมีสะท้อนแสงอาทิตย์นั้น ไม่ต่างอะไรกับการสร้างชั้นบรรยากาศที่เลียนแบบโลกยุคโบราณ ซึ่งท้องฟ้าถูกปกคลุมไปด้วยเถ้าถ่านภูเขาไฟเป็นเวลานาน ก่อให้เกิดความแปรปรวนฉับพลันของสภาพภูมิอากาศ รวมทั้งสิ่งมีชีวิตจำนวนมากทั้งพืชและสัตว์ต้องตายลง

สำหรับการทดลองขั้นต้นนี้ จะใช้บอลลูนนำสารแคลเซียมคาร์บอเนตหรือหินปูนที่อยู่ในรูปของควันละอองลอย ขึ้นไปฉีดพ่นที่ระดับความสูงราว 20 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก โดยจะยังใช้สารดังกล่าวในปริมาณไม่มากนัก จากนั้นบอลลูนจะบินตรวจตราภายในกลุ่มควันละอองลอยดังกล่าวเป็นเวลา 24 ชั่วโมง เพื่อวิเคราะห์ถึงพฤติกรรมของอนุภาคละอองลอยและความเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศที่เกิดขึ้นหลังจากนั้น

นักวิทยาศาสตร์บางส่วนมองว่า แม้ในอนาคตจะพบว่าวิธีการนี้ใช้ได้ผลและไม่ก่อให้เกิดอันตราย แต่ก็เป็นเพียงทางเลือกเสริมในการลดโลกร้อนเท่านั้น เพราะมนุษย์ยังคงต้องจัดการกับต้นเหตุของปัญหาที่ยังไม่ถูกขจัดไป นั่นก็คือการปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศที่ไม่มีวี่แววว่าจะลดลง นอกจากนี้ การฉีดพ่นสารเคมีลดโลกร้อนยังไม่ช่วยแก้ไขผลพวงจากการปล่อยคาร์บอน เช่นการที่น้ำทะเลมีสภาพเป็นกรดได้

 

ที่มา:https://www.bbc.com/thai/international-46441689

**กลุ่มอังคารบ่าย**

นักดาราศาสตร์วัดแสงดาวทั้งหมดที่เคยมีมาตั้งแต่กำเนิดจักรวาล

นักดาราศาสตร์วัดแสงดาวทั้งหมดที่เคยมีมาตั้งแต่กำเนิดจักรวาล

ดาราจักร NGC 1569 ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 11 ล้านปีแสง ให้กำเนิดดาวฤกษ์ที่ส่องแสงสุกสว่างจำนวนมหาศาลImage copyrightNASA / ESA / HUBBLE
คำบรรยายภาพดาราจักร NGC 1569 ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 11 ล้านปีแสง ให้กำเนิดดาวฤกษ์ที่ส่องแสงสุกสว่างจำนวนมหาศาล

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเฟอร์มี (Fermi)ขององค์การนาซา ตรวจวัดปริมาณอนุภาคของแสงที่ดวงดาวทั้งหลายร่วมกันแผ่เป็นความสว่างออกมา นับตั้งแต่จักรวาลได้ถือกำเนิดขึ้นเมื่อ 13,700 ล้านปีก่อน

ผลการตรวจสอบและคำนวณซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science พบว่า ดวงดาวทั้งหมดที่เคยมีอยู่ในจักรวาล ได้แผ่อนุภาคของแสงหรือ “โฟตอน” ออกมาแล้วทั้งสิ้น 4 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้านอนุภาค หรือเท่ากับเลข 4 ที่มีเลขศูนย์ติดตามมาอีก 84 ตัว

อนุภาคของแสงจากยุคโบราณเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้สูญหายไปไหน แต่ 90% ยังคงสะสมตัวเป็นเหมือนกลุ่มหมอกจาง ๆ ที่พบได้ทั่วไปในห้วงอวกาศ ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกว่าแสงพื้นหลังนอกกาแล็กซี (Extragalactic Background Light – EBL) โดยเป็นการสะสมตัวของโฟตอนที่เกิดขึ้นนับตั้งแต่ดาวฤกษ์ดวงแรกในจักรวาลเริ่มส่องสว่างขึ้นมา

ดร. มาโคร อาเจลโล นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์เคลมสันของสหรัฐฯ (Clemson College of Science ) หนึ่งในทีมผู้วิจัยอธิบายว่า แสง EBL นั้นมักจะถูกแสงของดาวฤกษ์ใกล้เคียงบดบังจนมองเห็นได้ยาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศจึงต้องใช้แสงสว่างจากเบลซซาร์ (Blazar)หรือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ปลดปล่อยรังสีแกมมาทรงพลัง ทำหน้าที่เป็นเหมือนประภาคารส่องให้กลุ่มหมอกของแสง EBL เรืองแสงสว่างขึ้น

ทีมผู้วิจัยตรวจจับสัญญาณจากเบลซซาร์ 739 แห่ง ซึ่งแต่ละแห่งมีระยะห่างจากโลกไม่เท่ากัน ทำให้ทราบได้ว่าอนุภาคโฟตอนของรังสีแกมมาจากเบลซซาร์ ที่เดินทางผ่านกลุ่มหมอกของแสง EBL มาเป็นเวลาหลายพันล้านปีนั้น ถูกดูดซับและสูญเสียพลังงานไปมากน้อยเพียงใด

ภาพจำลองเบลซซาร์ซึ่งมีความสว่างเจิดจ้าเหมือนประภาคารของจักรวาล โดยปะทุไอพ่นรังสีแกมมาที่ทรงพลังออกมาImage copyrightNASA / CFA
คำบรรยายภาพภาพจำลองเบลซซาร์ซึ่งมีความสว่างเจิดจ้าเหมือนประภาคารของจักรวาล โดยปะทุไอพ่นรังสีแกมมาที่ทรงพลังออกมา

การรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้เป็นเวลา 9 ปี ทำให้ทราบถึงปริมาณของแสงดาวในจักรวาลแต่ละยุคได้อย่างถูกต้อง ทั้งยังได้ทราบด้วยว่าการก่อตัวของดาวฤกษ์อยู่ในจุดที่มีอัตราก่อกำเนิดสูงสุดเมื่อ 11,000 ล้านปีที่แล้ว และค่อย ๆ ลดลงนับแต่นั้นมา จนในปัจจุบันมีดาวฤกษ์เกิดใหม่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกโดยเฉลี่ยปีละ 7 ดวงเท่านั้น

ดร. ไวเทหิ ปาลิยะ สมาชิกในทีมวิจัยอีกผู้หนึ่งบอกว่า “เราวัดปริมาณอนุภาคโฟตอนของแสงดาวในแต่ละยุค ไม่ว่าจะเป็น 1 พันล้านปีก่อน, 2 พันล้านปีก่อน เรื่อยไปจนถึงยุคหมื่นล้านปีก่อน และชั่วขณะที่ดาวฤกษ์ดวงแรกได้ถือกำเนิดขึ้นมาในจักรวาลที่ยังมืดมิด”

การตรวจวัดปริมาณแสงดาวที่เคยมีมาทั้งหมดในครั้งนี้ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ทราบถึงประวัติความเป็นมาของจักรวาลโดยละเอียดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับสภาพของจักรวาลในยุค 1,000 ล้านปีแรกหลังถือกำเนิดมา ซึ่งยังไม่เคยมีการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศศึกษาเรื่องนี้มาก่อน

ที่มา:https://www.bbc.com/thai/international-46399275