ดวงอาทิตย์อาจกลายเป็นหลุมดำที่ “กลืน” โลกได้หรือไม่?

ดวงอาทิตย์มีแนวโน้มที่จะทำลายโลกในอีกหลายพันล้านปีข้างหน้า 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 พันล้านปี ดวงอาทิตย์จะถึงจุดสิ้นสุดของช่วงการเผาไหม้นิวเคลียร์ และจะไม่สามารถต้านทานแรงโน้มถ่วงของตัวเองได้อีกต่อไป ชั้นนอกของดาวฤกษ์จะขยายตัวออก ซึ่งเป็นกระบวนการที่อาจทำลายโลกได้ ขณะที่แกนกลางจะยุบตัวลงสู่สภาวะที่มีความหนาแน่นสูงมาก ทิ้งซากดาวฤกษ์ไว้ หากการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของแกนกลางเสร็จสมบูรณ์ ซากดาวฤกษ์จะกลายเป็นหลุมดำ ซึ่งเป็นบริเวณในกาลอวกาศที่มีความหนาแน่นสูงจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้

อย่างไรก็ตาม ดวงอาทิตย์จะไม่กลายเป็นหลุมดำ “มันง่ายมาก ดวงอาทิตย์ไม่มีมวลมากพอที่จะกลายเป็นหลุมดำ” เซเวียร์ คาลเมต์ ผู้เชี่ยวชาญด้านหลุมดำและศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยซัสเซกซ์ (สหราชอาณาจักร) กล่าว

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการที่ดาวฤกษ์จะกลายเป็นหลุมดำ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบ การหมุน และวิวัฒนาการ แต่ปัจจัยหลักคือมวลที่เหมาะสม “ดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้น 20 ถึง 25 เท่าของดวงอาทิตย์ มีศักยภาพที่จะเกิดการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่จำเป็นต่อการก่อตัวเป็นหลุมดำ” แคลเม็ตกล่าว

เจ. โรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์ และเพื่อนร่วมงานของเขาเป็นคนแรกที่คำนวณเกณฑ์นี้ ซึ่งเรียกว่า ขีดจำกัดโทลแมน-ออพเพนไฮเมอร์-โวลคอฟฟ์ ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่าดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายจะต้องทิ้งแกนกลางที่มีมวลประมาณ 2-3 เท่าของดวงอาทิตย์ไว้ จึงจะก่อให้เกิดหลุมดำได้

เมื่อดาวฤกษ์หมดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนกลาง ปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์จากไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมจะยังคงดำเนินต่อไปในชั้นบรรยากาศภายนอก ดังนั้นเมื่อแกนกลางยุบตัว ชั้นบรรยากาศภายนอกจะขยายตัว และดาวฤกษ์จะเข้าสู่ช่วงดาวยักษ์แดง

เมื่อดวงอาทิตย์กลายเป็นดาวยักษ์แดงในอีกประมาณ 6 พันล้านปี (นั่นคือ หนึ่งพันล้านปีหลังจากที่มันใช้ไฮโดรเจนในแกนกลางจนหมด) มันจะขยายตัวจนเกือบถึงวงโคจรของดาวอังคาร กลืนกินดาวเคราะห์ชั้นใน ซึ่งอาจรวมถึงโลกด้วย ชั้นนอกของดาวยักษ์แดงจะเย็นตัวลงเมื่อเวลาผ่านไปและแผ่ขยายออกไป ก่อตัวเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์รอบแกนกลางที่กำลังระอุของดวงอาทิตย์

ดาวฤกษ์มวลมากที่ก่อตัวเป็นหลุมดำต้องผ่านช่วงการยุบตัวและขยายตัวหลายครั้ง ซึ่งสูญเสียมวลมากขึ้นในแต่ละครั้ง เนื่องจากความดันและอุณหภูมิสูงทำให้ดาวฤกษ์สามารถสังเคราะห์ธาตุที่หนักกว่าได้ กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งแกนกลางของดาวฤกษ์กลายเป็นเหล็ก ซึ่งเป็นธาตุที่หนักที่สุดที่ดาวฤกษ์สามารถผลิตได้ และดาวฤกษ์ระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา ทำให้สูญเสียมวลมากขึ้น

นาซาระบุว่าหลุมดำดาวฤกษ์ทั่วไป (ซึ่งเป็นหลุมดำประเภทที่เล็กที่สุดที่นักดาราศาสตร์ค้นพบ) มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 3 ถึง 10 เท่า และอาจมากกว่าถึง 100 เท่า หลุมดำจะหนักขึ้นเมื่อกลืนกินก๊าซและฝุ่นที่อยู่โดยรอบ และแม้แต่ดาวฤกษ์คู่ หากครั้งหนึ่งมันเคยเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่

ดวงอาทิตย์จะไม่ถึงขั้นหลอมรวมธาตุเหล็ก แต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว ซึ่งเป็นดาวที่มีความหนาแน่นประมาณขนาดของโลก ตามคำกล่าวของ Calmet ดังนั้นโลกจะไม่ต้องประสบกับความน่าสะพรึงกลัวของการถูกหลุมดำกลืนกิน

ทูเทา (อ้างอิงจาก Live Science )

ลิงค์ที่มา