ดวงอาทิตย์อาจกลายเป็นหลุมดำที่ “กลืน” โลกได้หรือไม่?

ดวงอาทิตย์มีแนวโน้มที่จะทำลายโลกในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้า แต่ไม่ใช่ด้วยการกลายเป็นหลุมดำ

การจำลองหลุมดำในอวกาศ ภาพ: ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann — การจำลองหลุมดำในอวกาศ ภาพ: *ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann*

ในอีกประมาณ 5,000 ล้านปี ดวงอาทิตย์จะถึงจุดสิ้นสุดของช่วงการเผาไหม้ของนิวเคลียร์ และจะไม่สามารถต้านทานแรงโน้มถ่วงของตัวเองได้อีกต่อไป ชั้นนอกของดาวฤกษ์จะพองตัวออก ซึ่งกระบวนการดังกล่าวอาจทำลายโลกได้ ในขณะที่แกนกลางของดาวฤกษ์จะยุบตัวลงจนมีความหนาแน่นสูงมาก ทิ้งซากดาวฤกษ์ไว้ หากแกนกลางยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงอย่างสมบูรณ์ ซากดาวฤกษ์จะกลายเป็นหลุมดำ ซึ่งเป็นบริเวณในกาลอวกาศที่มีความหนาแน่นสูงมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้

อย่างไรก็ตาม ดวงอาทิตย์จะไม่กลายเป็นหลุมดำ “มันง่ายมาก นั่นคือ ดวงอาทิตย์ไม่มีมวลมากพอที่จะกลายเป็นหลุมดำได้” Xavier Calmet ผู้เชี่ยวชาญด้านหลุมดำและศาสตราจารย์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์ (สหราชอาณาจักร) กล่าว

มีปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อการที่ดาวฤกษ์จะกลายเป็นหลุมดำได้หรือไม่ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ การหมุน และวิวัฒนาการ แต่ข้อกำหนดหลักคือมวลที่เหมาะสม "ดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้น 20 ถึง 25 เท่าของดวงอาทิตย์มีศักยภาพที่จะเกิดการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่จำเป็นในการก่อตัวเป็นหลุมดำ" คัลเมตกล่าว

เจ. โรเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาเป็นคนแรกที่คำนวณเกณฑ์นี้ ซึ่งเรียกว่า เกณฑ์โทลแมน-ออปเพนไฮเมอร์-โวลคอฟ ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่าดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายจะต้องทิ้งแกนที่มีมวลประมาณ 2-3 เท่าของดวงอาทิตย์ไว้ จึงจะสร้างหลุมดำได้

เมื่อดาวฤกษ์ไม่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนกลาง ปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์จากไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมจะยังคงดำเนินต่อไปในชั้นนอก เมื่อแกนกลางยุบตัว ชั้นนอกจะขยายตัว และดาวฤกษ์จะเข้าสู่ระยะดาวยักษ์แดง

เมื่อดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวยักษ์แดงในเวลาประมาณ 6,000 ล้านปี (นั่นคือ 1,000 ล้านปีหลังจากที่ไฮโดรเจนในแกนดวงอาทิตย์หมดลง) ดวงอาทิตย์จะขยายตัวไปจนเกือบถึงวงโคจรของดาวอังคาร กลืนกินดาวเคราะห์ชั้นใน ซึ่งอาจรวมถึงโลกด้วย ชั้นนอกของดาวยักษ์แดงจะเย็นตัวลงตามกาลเวลาและแผ่ขยายออกไป ก่อตัวเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์รอบแกนดวงอาทิตย์ที่กำลังมอดไหม้

ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่ก่อตัวเป็นหลุมดำต้องผ่านช่วงยุบตัวและขยายตัวหลายครั้ง ทำให้สูญเสียมวลมากขึ้นในแต่ละครั้ง สาเหตุมาจากความกดดันและอุณหภูมิสูงที่ทำให้ดาวฤกษ์สังเคราะห์ธาตุที่หนักกว่าได้ กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งแกนกลางของดาวฤกษ์กลายเป็นเหล็ก ซึ่งเป็นธาตุที่หนักที่สุดที่ดาวฤกษ์สามารถผลิตได้ และดาวฤกษ์ก็ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ทำให้สูญเสียมวลมากขึ้น

ตามข้อมูลของ NASA หลุมดำของดาวฤกษ์ทั่วไป (ซึ่งเป็นหลุมดำประเภทที่เล็กที่สุดที่นักดาราศาสตร์สังเกตพบ) มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 3 ถึง 10 เท่า และอาจมีมวลมากกว่าได้ถึง 100 เท่า หลุมดำจะมีน้ำหนักมากขึ้นเมื่อกลืนก๊าซและฝุ่นที่อยู่รอบๆ และอาจรวมถึงดาวคู่ด้วยหากเคยเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่

ดวงอาทิตย์จะไม่มีวันไปถึงขั้นหลอมรวมธาตุเหล็กได้ แต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว ซึ่งเป็นดาวที่มีความหนาแน่นขนาดเท่ากับโลก ตามคำกล่าวของ Calmet ดังนั้น โลกจะไม่ต้องประสบกับความสยองขวัญจากการถูกหลุมดำกลืนกิน

ทูเทา (อ้างอิงจาก Live Science )

ลิงค์ที่มา