หลุมดำอาจไม่ใช่หลุมดำ? นักวิทยาศาสตร์ชวนสงสัยสิ่งที่ซ่อนอยู่ภายใน

เชื่อหรือไม่ว่าสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกกันว่า 'หลุมดำ' มานานนับศตวรรษ อาจจะไม่ใช่หลุมดำอย่างที่เราเข้าใจกันมาตลอดก็ได้! ตอนนี้มีนักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์รุ่นใหม่กำลังงัดทั้งทฤษฎีและเครื่องมือใหม่ ๆ ออกมาเพื่อไขปริศนาที่อยู่ภายในนั้น ว่าแท้จริงแล้วมันคือ 'Singularity' (จุดที่มีความหนาแน่นและแรงโน้มถ่วงมหาศาล) หรือเป็นอย่างอื่นกันแน่

Alexandru Lupsasca นักวิจัยหลุมดำจาก Vanderbilt University ถึงกับบอกว่าตอนนี้เราเข้าสู่ 'ยุคทอง' ของการศึกษาเรื่องนี้แล้ว เพราะมันไม่ใช่แค่เรื่องทางคณิตศาสตร์ที่จับต้องไม่ได้อีกต่อไป แต่เป็นการเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งระหว่างทฤษฎีและการทดลอง ลองนึกภาพดูสิว่าถ้าสิ่งที่ Einstein ค้นพบเมื่อปี 1915 เรื่อง General Relativity (ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) ที่ว่าด้วยการบิดเบี้ยวของกาลอวกาศนั้นแม่นยำแค่ไหน แล้ว Karl Schwarzschild ก็ได้ใช้สมการของ Einstein มาคำนวณหา 'Schwarzschild Radius' ซึ่งเป็นขนาดที่วัตถุจะกลายเป็นหลุมดำ ถ้าวัตถุนั้นหดตัวลงจนเล็กกว่ารัศมีนี้ แรงโน้มถ่วงจะมหาศาลจนไม่มีอะไรต้านทานได้ นั่นทำให้เกิด Event Horizon (ขอบฟ้าเหตุการณ์) และภายในนั้นก็คือ Singularity นั่นเอง

แต่ประเด็นมันอยู่ตรงนี้ครับ! นักฟิสิกส์หลายคนมองว่า Singularity มัน 'ไม่สมเหตุสมผล' ในทางฟิสิกส์เลย คุณ Lupsasca ถึงกับบอกว่ามันเป็นเหมือนการที่สมการกำลังบอกเราว่า 'เฮ้ย! ฉันไม่รู้แล้วนะว่าเกิดอะไรขึ้น ต้องมีทฤษฎีที่ลึกซึ้งกว่านี้มาอธิบาย' แต่ในขณะเดียวกัน หลักฐานที่ว่าหลุมดำมีอยู่จริง ๆ ก็มีมากมาย ทั้งภาพจาก Event Horizon Telescope (EHT) และการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจาก LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ที่ยืนยันการชนกันของหลุมดำ ซึ่งทำให้หลุมดำไม่ได้เป็นแค่เรื่องในตำราอีกต่อไป

แล้วถ้าไม่ใช่ Singularity ล่ะ? นักฟิสิกส์ก็เลยเสนอแนวคิดใหม่ ๆ ขึ้นมา เช่น 'Regular Black Holes' ที่ไม่มี Singularity โดยการสมมติว่ามีแรงธรรมชาติบางอย่างที่ต้านแรงโน้มถ่วงเมื่อความหนาแน่นสูงมาก ๆ หรือที่น่าตื่นเต้นกว่านั้นคือ 'Black Hole Mimickers' (ของเลียนแบบหลุมดำ) อย่าง Gravastar, Fuzzball หรือ Boson Star ซึ่งวัตถุเหล่านี้จะไม่มีทั้ง Singularity และ Event Horizon แต่จะมี 'พื้นผิว' แทน และตรงนี้เองที่ทำให้เราอาจแยกแยะมันออกจากหลุมดำจริง ๆ ได้ด้วยการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง เพราะมันจะเกิด 'เสียงสะท้อน' ที่แตกต่างออกไป

ที่น่าสนใจคือ การอัปเกรด EHT และโครงการ Black Hole Explorer (BHEX) ของ NASA ที่จะส่งกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปในอวกาศในปี 2031 จะช่วยให้เราได้ภาพหลุมดำที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมีมา และอาจจะมองเห็น 'Photon Ring' (วงแหวนของแสงที่โคจรรอบหลุมดำ) ได้อย่างชัดเจน ซึ่งถ้า Photon Ring มีรูปร่างหรือขนาดที่ต่างไปจากที่ General Relativity คาดการณ์ไว้ นั่นแหละคือ 'หลักฐานชิ้นสำคัญ' ที่บ่งชี้ถึงฟิสิกส์ใหม่ ๆ ที่ซ่อนอยู่ภายใน

แต่ถ้าสุดท้ายแล้วเราไม่เจออะไรใหม่เลย และ Singularity มีอยู่จริง ๆ ล่ะ? คุณ Carballo-Rubio บอกว่าหลุมดำก็จะเป็นเหมือน 'เครื่องทำลายเอกสารสากล' ที่ทำลายทุกสิ่งที่ตกลงไปจนไม่เหลืออะไรเลย ซึ่งนั่นจะทำให้เราต้องทบทวนแนวคิดพื้นฐานบางอย่างในฟิสิกส์ใหม่ทั้งหมด รวมถึงความคิดที่ว่าข้อมูลในจักรวาลไม่สามารถถูกทำลายได้ และอาจจะต้องยอมรับว่าบางส่วนของจักรวาลนั้น 'ไม่อาจหยั่งรู้ได้' อย่างแท้จริง... โอ้โห! ฟังแล้วชวนขนลุกเลยใช่ไหมล่ะครับ