"หลุมดำ" คืออะไร ??

               "หลุมดำ" คือ วัตถุที่หนาแน่นที่สุดอย่างหนึ่งในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก เมื่อมีมวลจำนวนมากมารวมตัวกันอยู่ในปริมาตรขนาดเล็ก แรงโน้มถ่วงของมวลเหล่านี้จะมีมากพอที่จะดูดทุกอย่างเข้าไปภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันได้  ไม่มีอะไรที่สามารถออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสง ยกเว้นหลุมดำด้วยกันเอง   เราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ  หลุมดำจะมีพื้นที่หนึ่งที่เป็นขอบเขตของตัวเองเรียกว่า "ขอบฟ้าเหตุการณ์" ที่ตำแหน่งรัศมีชวาทซ์ชิลท์  ถ้าหากมีวัตถุหลุดเข้าไปในขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุนั้นจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าความเร็วแสงจึงจะสามารถหลุดออกจากขอบฟ้าเหตุการณ์ได้  แต่เป็นไปไม่ได้ที่วัตถุใดจะมีความเร็วมากกว่าแสง วัตถุนั้นจึงไม่สามารถที่จะออกมาได้อีกต่อไป

              เมื่อดาวฤกษ์ ที่มีมวลมหึมาแตกดับลง มันอาจจะก่อกำเนิดวัตถุที่ดำมืดที่สุด แต่ทว่ามีอำนาจทำลายล้างสูงสุดไว้เบื้องหลัง นักดาราศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า "หลุมดำ"  เราเองไม่สามารถมองเห็นหลุมดำด้วยกล้องโทรทรรศน์ใด ๆ เนื่องจากหลุมดำไม่เปล่งแสงหรือรังสีใดเลย แต่สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ และคลื่นโน้มถ่วงของหลุมดำ (ในเชิงทฤษฎี โครงการไลโก) และจนถึงปัจจุบันนี้ได้ค้นพบหลุมดำในจักรวาลแล้วทั้งหมดอย่างน้อย 6 แห่ง

               "หลุมดำ" เป็นซากที่สิ้นสลายของดาวฤกษ์ที่ถึงอายุขัยแล้ว สสารที่เคยประกอบกันเป็นดาวนั้นได้ถูกอัดตัว ด้วยแรงดึงดูดของตนเองจนเหลือเป็นเพียงมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่านิวเคลียสของอะตอมเดียว ซึ่งเรียกว่า "ภาวะเอกฐาน"

              แม้ว่า เราจะไม่สามารถมองเห็นภายในของหลุมดำได้ แต่ตัวมันก็แสดงการมีอยู่ผ่านการมีผลกระทบกับวัตถุที่อยู่ในวงโคจรภายนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น หลุมดำอาจจะถูกสังเกตเห็นได้ โดยการติดตามกลุ่มดาวที่โคจรอยู่ภายในศูนย์กลางหลุมดำ หรืออาจมีการสังเกตก๊าซ (จากดาวข้างเคียง) ที่ถูกดึงดูดเข้าสู่หลุมดำ ก๊าซจะม้วนตัวเข้าสู่ภายใน และจะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิสูง ๆ และปลดปล่อยรังสีขนาดใหญ่ที่สามารถตรวจจับได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรอยู่รอบโลก  การสำรวจให้ผลในทางวิทยาศาสตร์เห็นพ้องต้องกันว่าหลุมดำนั้นมีอยู่จริงในเอกภพ

              แนวคิดของวัตถุที่มีแรงดึงดูดมากพอที่จะกันไม่ให้แสงเดินทางออกไปนั้น ถูกเสนอโดยนักดาราศาสตร์มือสมัครเล่นชาวอังกฤษ "จอห์น มิเชล" ในปี คศ.1783  และต่อมาในปี คศ.1795 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส "ปีแยร์-ซีมง ลาปลัส"  ก็ได้ข้อสรุปเดียวกัน ตามความเข้าใจล่าสุด หลุมดำถูกอธิบายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป  ซึ่งทำนายเอาไว้ว่า เมื่อมีมวลขนาดใหญ่มากในพื้นที่ขนาดเล็ก เส้นทางในพื้นที่ว่างนั้นจะถูกทำให้บิดเบี้ยวไปจนถึงศูนย์กลางของปริมาตร เพื่อไม่ให้วัตถุหรือรังสีใด ๆ สามารถออกมาได้

              ขณะที่ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายว่า หลุมดำเป็นพื้นที่ว่างที่มีความเป็นภาวะเอกฐาน ที่จุดศูนย์กลางและที่ขอบฟ้าเหตุการณ์บริเวณขอบ คำอธิบายนี้เปลี่ยนไปเมื่อค้นพบกลศาสตร์ควอนตัม  การค้นคว้าในหัวข้อนี้แสดงให้เห็นว่า นอกจากหลุมดำจะดึงวัตถุไว้ตลอดกาล แล้วยังมีการค่อย ๆ ปลดปล่อยพลังงานภายใน เรียกว่า "รังสีฮอว์คิง"  และอาจสิ้นสุดลงในที่สุด  อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับหลุมดำที่ถูกต้องตามทฤษฎีควอนตัม

              การที่เราใช้คำว่า หลุมดำ เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ เริ่มขึ้นในช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1960 โดยไม่ปรากฏหลักฐานที่แน่ชัด โดยทั่วไปจะให้การยกย่องแก่นักฟิสิกส์ที่ชื่อ "จอห์น วีลเลอร์"  ว่าเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำนี้ขึ้นในการบรรยายของเขาในปี คศ.1967 เรื่อง เอกภพของเรา : สิ่งที่รู้และไม่รู้ โดยใช้คำนี้แทนคำเดิมว่า ดาวที่ยุบตัวอย่างสมบูรณ์โดยความโน้มถ่วง  อย่างไรก็ตามวีลเลอร์ได้ยืนกรานว่าผู้บัญญัติศัพท์เป็นผู้ร่วมสัมมนาคนอื่น เขาเพียงแต่นำมาใช้ เพราะมันกระชับและใช้ง่ายดี คำนี้ยังปรากฏอยู่ในจดหมายฉบับหนึ่งของ "แอนน์ อิววิง" ที่เขียนถึง เอเอเอเอส ในปี คศ. 1964 มีใจความว่า "..ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์  เมื่อเพิ่มมวลให้กับดาวที่กำลังจะหมดอายุขัย สนามโน้มถ่วงขนาดมหึมาที่ดาวกระทำต่อตัวเองจะทำให้เกิด การยุบตัวของสภาพแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse) อย่างรวดเร็ว และทำให้ดาวดวงนั้นกลายเป็น "หลุมดำ" ในเอกภพ.."