หลุมดำวิทยา

นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่า หากเรามีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีมวลประมาณ 10 เท่าของดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ดวงนี้ จะปลดปล่อยพลังงานความร้อน และพลังงานแสงออกมา ตลอดระยะเวลาอันยาวนานร่วม 1,000 ล้านปี โดยอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดในดาว ซึ่งจะเปลี่ยนธาตุไฮโดรเจนเป็นธาตุฮีเลียม

       พลังงานต่างๆ ที่ดาวฤกษ์ปลดปล่อยออกมานี้ จะทำให้เกิดแรงดันสูงมากพอที่จะต้านแรงดึงดูดแบบโน้มถ่วง (gravity) ซึ่งจะทำให้ดาวยุบตัวลง ได้อย่างสบายๆ มีผลทำให้ดาวฤกษ์ มีรัศมียาวประมาณห้าเท่า ของดวงอาทิตย์ และสำหรับดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ และมีมวลมหาศาลเช่นนี้ หากมนุษย์อวกาศคนใดต้องการจะขับจรวดหนีให้พ้นจากสนามแรงดึงดูดของดาว จรวดของเขาจะต้องมีความเร็วอย่างน้อยที่สุดก็ 1,000 กิโลเมตร/วินาที นั่นก็หมายความว่า หากจรวดของเขามีความเร็วน้อยกว่านี้ เขาและจรวดจะถูกแรงดึงดูดแบบโน้มถ่วงของดาวดึงดูดให้ตกกลับลงมาอีก แต่ถ้าจรวดของเขามีความเร็วสูงกว่า 1,000 กิโลเมตร/วินาที เขา และจรวดก็จะหลุดพ้นดาวไปชั่วนิจนิรันดร์ ส่วนโลกของเรา ความเร็วที่ จะทำให้จรวดหลุดพ้นจากสนามแรงดึงดูด ของโลกนั้นอยู่ที่ 11 กิโลเมตร/วินาทีเท่านั้นเอง ดังนั้นเวลาเราฉายแสงสู่อวกาศ ความเร็วของแสงที่สูงถึง 3 แสนกิโลเมตร/วินาที จึงทำให้แสงพุ่งหนีโลกไปได้สบายๆ เมื่อเป็นเช่นนี้คำพังเพย ที่ว่าอะไรที่ขึ้นไปแล้วต้องลงนั้น ไม่จริง เพราะถ้าเขาคนนั้นหรือสิ่งนั้นๆ มีความเร็วสูงกว่า 11 กิโลเมตร/วินาที ก็จะหลุดโลกทันที

        และเมื่อดาวฤกษ์ดวงที่กล่าวมานี้ เผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีในตัว จนหมดสิ้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดาวฤกษ์ดวงนั้น ก็จะหยุด แรงดันที่เดิมเคยมากมหาศาล ก็จะอันตรธานไป เมื่อไม่มีแรงดันภายในใดๆ แรงดึงดูดแบบโน้มถ่วง ที่มีในดาวอยู่ตลอดเวลา ก็จะเริ่มแสดงพลังดาวทั้งดวง จะถูกแรงดึงดูดแบบโน้มถ่วงกระทำ ทำให้ดาวหดตัวลงๆ ความจริงนี้มีอยู่ว่า ดาวยิ่งเล็ก (แต่มวลเท่าเดิม) แรงดึงดูดแบบโน้มถ่วง ที่ผิวดาวจะยิ่งมาก เมื่อรัศมีของดาวลดลงเหลือ เพียง 30 กิโลเมตร (จาก 7 ล้านกิโลเมตร) ความหนาแน่นของดาวจะสูงถึง 1 ล้านล้านตัน/ลูกบาศก์เมตร ในสถานการณ์ เช่นนี้ความเร็วของจรวด ที่จะทำให้มันหลุดพ้น จากสนามแรงดึงดูดของดาวจะต้องสูงถึง 299,792.458 กิโลเมตร/วินาที (จากเดิม 1,000 กิโลเมตร/วินาที) ซึ่งตัวเลขความเร็วนี้แสดงว่าจรวด จะต้องมีความเร็วเท่ากับแสงและเมื่อดาวลดขนาดลงอีก ความเร็วที่จะทำให้จรวดหลุดพ้น จากดาวก็ยิ่งเพิ่มสูงยิ่งขึ้นไปอีก ก็ในเมื่อไม่มีเทหวัตถุใดๆ ในจักรวาลจะมีความเร็วสูงยิ่งไปกว่าแสง นั่นก็แสดงว่าแม้แต่แสงเองก็ไม่สามารถ จะพุ่งหนีจากผิวดาว ที่มีขนาดเล็กนี้ได้อีกต่อไป ดาวจะดึงดูดแม้แต่แสง ให้กลับตกลงสู่ผิวดาวหมด ทำให้โลกภายนอกไม่สามารถรับ หรือเห็นแสงจาดวงดาวนี้ได้เลย และเมื่อไม่มีแสงใดๆ จากวัตถุเข้าตา เราก็มองวัตถุนั้นไม่เห็น นักวิทยาศาสตร์เรียกวัตถุ ที่สามารถดึงดูดสสารและแสงได้ เช่นนี้ว่าหลุมดำ (black hole)