4.11 ชะตากรรมของหลุมดำ: ระยะ—เกณฑ์—จุดจบ

หน้าแรก ／ บทที่ 4: หลุมดำ

หลุมดำไม่ใช่ “เปลือกดำ” ที่คงที่ตลอดไป แต่มีประวัติชีวิตของตนเอง: เมื่อวัสดุหล่อเลี้ยงอุดมสมบูรณ์ ระบบจะ “ทำงาน” อย่างเข้มข้น; ต่อมาจะย่างเข้าสู่ช่วงยาวนานที่การป้อนลดลงและการรั่วไหลเป็นตัวนำ สุดท้ายระบบจะก้าวข้ามเกณฑ์ที่ชัดเจน—ขอบวิกฤตภายนอก ถอยร่นทั้งวง—แล้วเดินหน้าไปสู่สองบทสรุปที่แตกต่างกัน: การหวนกลับสู่แกน (วัตถุดาวหนาแน่นยิ่งยวดที่ไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์) หรือ สภาพซุปหนาแน่น (กระจุกทะเลเส้นใยหนาแน่นที่ไม่มีขอบฟ้า เหนี่ยวนำโดยแรงฉุดเชิงสถิติ)

I. ระยะต่าง ๆ: จากช่วงป้อนกำลังถึงช่วงที่การรั่วไหลเป็นตัวนำ

ช่วงป้อนกำลังทำงาน: ระยะทำงานหนัก

• ภาพใกล้แกน: ขอบวิกฤตภายนอกมีความยืดหยุ่นแต่โดยรวมมั่นคง; เขตเปลี่ยนผ่านทำหน้าที่เสมือน “ลูกสูบ” ที่เดินเครื่องถี่; แกนในปั่นป่วนด้วยแรงเฉือนและการเชื่อมต่อใหม่อย่างหนาแน่น
• ทางออกของพลังงาน: มีอยู่สามเส้นทางและผลัดกันเป็นผู้นำ เมื่อสปินและเรขาคณิตเอื้ออำนวย การเจาะทะลุแนวแกน (ลำพุ่ง) จะยืนยาวและพลังงานสูง; เมื่อโมเมนตัมเชิงมุมของสสารไหลเข้าคล้อยไปตามระนาบจาน การขนส่งแบบ แถบริมที่ต่ำกว่าวิกฤต (ลมจากจานและการรีโพรเซส) จะเด่นขึ้น; เมื่อพื้นหลังมีสัญญาณรบกวนสูงและมีรบกวนภายนอกบ่อย จะเกิด รูพรุนชั่วขณะ เป็นหย่อม ๆ ทำให้รั่วไหลช้าแต่กว้าง
• ลักษณะที่สังเกตได้: วงแหวนหลักคงตัว มีวงแหวนย่อยให้เห็น; บนวงแหวนมักมี พูมุมสว่าง ที่อยู่ยาว; โพลาไรเซชันแสดง การบิดตัวอย่างราบรื่น สลับกับ แถบกลับทิศ; บนสัญญาณเวลาเห็น ขั้นบันไดร่วม ที่ยังคงซิงก์กันได้หลังชดเชยการกระจาย และมี ขบวนเสียงสะท้อน ต่อเนื่องเป็นชุด

ช่วงที่การรั่วไหลเป็นตัวนำ: ระยะน้ำลงช้า

• ภาพใกล้แกน: การป้อนจากภายนอกลดลง แกนในยัง “เดือด” แต่ งบประมาณความตึง ถูกการรั่วไหลกัดกร่อน; ค่าเกณฑ์เฉลี่ยของขอบภายนอกค่อย ๆ ลดลง ช่วง “หายใจเข้า–ออก” แคบลง เขตเปลี่ยนผ่านทำหน้าที่เหมือน ตัวดูดซับแรงสั่น มากกว่าเครื่องยนต์
• ทางออกของพลังงาน: การเจาะทะลุแนวแกนทรงตัวด้วยตนเองได้ยาก; การขนส่งตามแถบริม กลายเป็นแรงหลัก; รูพรุนชั่วขณะที่ยังมีอยู่จะรับบท การระบายฐาน ที่แอมพลิจูดต่ำแต่ยืดเยื้อ
• ลักษณะที่สังเกตได้: วงแหวนโดยรวม มืดและบางลง; วงย่อยจุดติดยากขึ้น; โพลาไรเซชันยังบิดตัวเรียบแต่จำนวน แถบกลับทิศ ลดลง; แอมพลิจูดของขั้นบันไดร่วมเล็กลง; ซองเสียงสะท้อน ยืดยาวและตื้นขึ้น

การเปลี่ยนระยะไม่ใช่สวิตช์เปิด–ปิดแบบฉับพลัน แต่คือ การเลื่อนศูนย์ถ่วงเชิงสถิติ: เส้นทางใด “ทำได้ง่ายกว่า” เส้นทางนั้นย่อมรับภาระมากกว่า

II. เกณฑ์: การปลดพ้นสภาพวิกฤต (ขอบภายนอกถอยร่นทั้งวง)

เกณฑ์ชี้ขาด

• ไม่มีเกณฑ์รอบวง: ที่ตำแหน่งส่วนใหญ่บนวงแหวน “ข้อกำหนดขั้นต่ำ” สำหรับการไหลออกด้านนอก ไม่สูงกว่า “ขีดอนุญาตในพื้นที่” อีกต่อไป และสภาพนี้ยืนยาว นานกว่า ทั้งเวลาฟื้นตัวของ ชั้นผิว และเวลาคงจำของ เขตเปลี่ยนผ่าน
• ไร้การกีดกั้นระดับรวม: เมื่อเหตุการณ์รุนแรงเกิดซ้ำ ขั้นบันไดร่วม ที่ “เกือบคร่อมช่องเวลาเดียวกัน” หลังชดเชยการกระจาย จะไม่ปรากฏ; ความกว้างวงแหวน ไม่แสดง การพอง–ยุบเล็กน้อยเป็นคู่ ๆ พร้อมเหตุการณ์อีกต่อไป
• การสะสมเชิงเรขาคณิตสลาย: ภาพใกล้แกน ไม่แสดง วงแหวนหลักที่เสถียรพร้อม วงย่อยที่ทำซ้ำได้ อีกต่อไป “เครื่องขยายแบบเรขาคณิต” จากเส้นทางสะท้อนกลับ หมดประสิทธิภาพ

เหตุของการข้ามเกณฑ์

• งบประมาณร่อยหรอ: การรั่วไหลยาวนานร่วมกับการป้อนที่ยุบตัวทำให้ งบประมาณความตึง ต่ำกว่าระดับที่ต้องใช้เพื่อพยุงขอบวิกฤตภายนอก
• ความคมหายไปทางเรขาคณิต: ความยาวการเรียงตัวของแรงเฉือนในเขตเปลี่ยนผ่าน สั้นลง; แถบต่าง ๆ เชื่อมต่อเป็น ระเบียงความต้านทานต่ำ ที่ยืนยาวได้ยาก; การตอบสนองพร้อมเพรียง ของชั้นผิวต่อเหตุรุนแรง เลือนหาย
• อคติแนวแกนอ่อนลง: สปิน อ่อนกำลัง หรือ ปรับทิศ; “ทางลัดตามแกน” ที่เป็นธรรมชาติหมดความโดดเด่น ทำให้ การเจาะทะลุที่ยืนยาว คงอยู่ได้ยาก

สัญญาณชั่วครู่ขณะข้ามเกณฑ์

• ภาพและโพลาไรเซชัน: วงแหวนหลัก จางและพร่า วงย่อย เลือนหาย; ลวดลายโพลาไรเซชันเปลี่ยนจาก “มีระเบียบ” เป็น “ระเบียบต่ำ”; ขั้นบันไดร่วม หายไป เหลือเพียง การลื่นไถลช้า เฉพาะย่านความถี่
• ไม่มีการเด้งกลับหากไร้การป้อนใหม่: หาก ไม่ มีการป้อนที่สดและแรงเข้ามา คุณลักษณะเหล่านี้ จะไม่ฟื้นตัว

III. จุดจบแบบที่หนึ่ง: การหวนกลับสู่แกน (วัตถุดาวหนาแน่นยิ่งยวดที่ไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์)

เงื่อนไข

• ขอบวิกฤตด้านในหดเข้า: หลังขอบภายนอกร่นถอย เขตวิกฤตด้านใน ยังเคลื่อนลึกต่อไป; ความตึงของแกนใน ลดลงพอให้ การขดพันที่เสถียร พึ่งตนระยะยาวได้อีกครั้ง
• การเกิดนิวเคลียสได้เปรียบ: เส้นใย ปิดวง เป็นห่วงเสถียรได้ง่ายขึ้น; เหตุการณ์ทำลายโครงสร้าง ลดลงอย่างชัดเจน; สัดส่วนของ พาหะที่ไม่เสถียร ต่ำจน ค้ำจุนสัญญาณรบกวนพื้น แรง ๆ ไม่ได้
• สร้างโครงเรขาคณิตใหม่: ชานแกนก่อรูป ลำดับชั้น “แกนแข็ง–เปลือกอ่อน”: ใจกลางกลายเป็นโครงสร้าง รับแรง–มั่นคง–หนาแน่นมาก ครอบด้วย เสื้อคลุมเส้นใยบาง

ลักษณะที่สังเกตได้

• ระนาบภาพ: ไม่มี วงแหวนหลักและวงย่อยที่เสถียร; ปรากฏเป็น จุดสว่างหนาแน่นที่ศูนย์กลาง หรือ วงเล็กสว่าง (อยู่ลึกกว่าและ ไม่ใช่ ผลจากการสะสมของทางย้อนกลับ) ขอบนอก ไร้ พูมุมสว่างถาวร
• โพลาไรเซชัน: ระดับโพลาไรซ์ปานกลาง; มุมทิศ คงที่ได้นานขึ้น; แถบกลับทิศ เบาบาง; แนวโน้มโดยรวมสะท้อน เรขาคณิตสนาม ใกล้แกนที่มั่นคง
• เวลา: ไม่มี ขั้นบันไดร่วมแบบควบคุมทั้งระบบ; ความแปรปรวนเด่นที่ แฟลชสั้น ๆ จากผิว/ใต้ผิว; สะท้อนกลับเหมือน “เด้งผิว” มากกว่า “เด้งชั้นผิว”
• สเปกตรัม: ส่วนรีโพรเซสบางลง; การเชื่อมโยงช่วงแข็ง–ช่วงอ่อน โดยตรงขึ้น; หากมี ก้อนสสารตกลงมา จะเกิด แสงหลังแบบเด้งกลับ ไม่ใช่ ขั้นบันไดแบบวิกฤต
• สิ่งแวดล้อม: ลำพุ่ง ส่วนใหญ่ ดับ; บางครั้งยังเหลือ การไหลออกที่มีแม่เหล็กอ่อนและเสถียร กำลังต่ำและ การมุ่งลำไม่ดี

ความหมายทางฟิสิกส์
การหวนกลับสู่แกน ไม่ใช่ การกลับไปเป็นดาวธรรมดา แต่เป็น วัตถุดาวหนาแน่นยิ่งยวดที่ไร้ขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งมี “โครงแข็ง” จากการขดพันที่เสถียรทำหน้าที่ ชี้นำและรับแรง การแลกเปลี่ยนพลังงานเกิดที่ ผิวและใต้ผิวเป็นหลัก โดย ไม่ต้องพึ่ง การกีดกั้นแบบชั้นผิวอีกต่อไป

IV. จุดจบแบบที่สอง: สภาพซุปหนาแน่น (วัตถุไร้ขอบฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแรงฉุดเชิงสถิติ)

เงื่อนไข

• ขอบภายนอกถอย แต่ขอบด้านในยังไม่พอ: ความตึง ไม่พอ คงขอบฟ้า แต่ยัง ยับยั้ง การทรงตัวระยะยาวของการขดพันที่เสถียรในสเกลกว้าง
• ความไม่เสถียรเป็นเรื่องปกติ: ห่วงขดพันอายุสั้น กำเนิด–แตกสลายต่อเนื่อง; การแตกสลายนี้ หว่านสัญญาณรบกวนพื้น คงไว้ซึ่ง “ซุป” หนาแน่น
• แรงฉุดเชิงสถิติครองเกม: ไม่มี ผิววัตถุแข็ง; การซ้อนทับของ แรงฉุดอายุสั้นนับมาก สร้าง อคติความตึง ที่เรียบเนียนแต่ ลึก ชี้นำพลวัตอย่างเข้ม

ลักษณะที่สังเกตได้

• ระนาบภาพ: ไม่มี วงแหวนหลักที่เสถียร; บริเวณแกนมักเป็น โพรงสว่างต่ำ และบ่อยครั้ง ไร้แกนสว่างคมชัด; ความสว่างไปกองอยู่ที่ เปลือกรีโพรเซสด้านนอก พร้อม แสงฟุ้ง และ การไหลออกพร่ามัว
• โพลาไรเซชัน: ระดับต่ำถึงปานกลาง; มุมทิศเป็น ท่อน ๆ ขาดช่วง; แถบกลับทิศ สั้นและปนเป — ระเบียบต่ำ กว่าแบบหวนกลับสู่แกน
• เวลา: ไม่มี ขั้นบันไดร่วม; พื้นสัญญาณเป็น การยกช้า และ แสงหลังยาว ทับด้วย แฟลชขนาดเล็กถี่ ๆ จากพื้นรบกวน
• สเปกตรัม: สเปกตรัมหนา เด่นชัด การรีโพรเซส แรง; เส้นสเปกตรัม อ่อน และเส้น วินิจฉัยพลาสมา เบาบาง; ช่วง อินฟราเรดถึงซับมิลลิเมตร แสดง แท่นกว้าง ที่คอนทราสต์ต่ำ
• สภาพแวดล้อม/พลวัต: มี ลมมุมกว้าง โครงสร้าง ฟองอากาศ และ เปลือกแก๊สร้อน สะดุดตา; อัตราส่วนมวลต่อความสว่าง สูง; ทั้ง ปรากฏการณ์เลนส์โน้มถ่วงแบบอ่อน/แรง และ วงโคจรของวัตถุใกล้เคียง บ่งชี้ บ่อศักย์ลึก แต่ ให้แสงน้อย

ความหมายทางฟิสิกส์
สถานะนี้คือ กระจุกทะเลเส้นใยหนาแน่นที่ไร้ขอบฟ้าเหตุการณ์: การขดพันที่เสถียร อยู่ยาวได้ยาก; พาหะกระแส มีน้อยและไม่เสถียร; การแผ่รังสีแบบสอดคล้อง จัดรูปได้ลำบาก การแลกเปลี่ยนพลังงานจึง แผ่กว้าง และ ถูกรีโพรเซสอย่างหนัก ผลลัพธ์คือ “มืดแต่น้ำหนักมาก”: ภาพใกล้แกนดู ว่างโปร่ง แต่ต่อภายนอกยังเผย แรงโน้มถ่วงเข้ม—โฉมหน้าธรรมชาติของระบบที่ แรงฉุดเชิงสถิตินำพา และ ขาดแกนแข็ง

V. ภาพไกลระดับจักรวาล: ลำดับที่พบบ่อยในฉากหลังที่เย็นและเงียบ

1. การป้อนย่อมเหือดแห้ง: เมื่อจักรวาล เย็นลงและเบาบาง ในสเกลเวลายาวนาน วัสดุสดใหม่ และ การรบกวนภายนอกที่แรง จะหายากขึ้น และ การรั่วไหล จะเป็นผู้ครองเกม
2. เล็ก “ไปก่อน” ใหญ่ “ไปทีหลัง”: วัตถุ ขนาดเล็ก มีเส้นทาง สั้น ชั้นผิวเบา และ เขตเปลี่ยนผ่านบาง จึง หลุดพ้นวิกฤตก่อน; วัตถุ ขนาดใหญ่ มีเส้นทาง ยาว ชั้นผิวหนัก และ เขตเปลี่ยนผ่านหนา จึง ทรงตัวได้นานกว่า
3. แนวโน้มแยกแขนง:
   • เอนเอียงสู่การหวนกลับสู่แกน: วัตถุที่ ความตึงลดลึก, โครงสร้าง–ทิศจัดมั่น, และ ประชากรพาหะไม่เสถียร โรยราลงอย่างรวดเร็ว มัก หวนกลับสู่แกน ได้ง่าย
   • เอนเอียงสู่สภาพซุป: วัตถุที่ ความตึงลดจำกัด, การก่อความไม่เสถียรยังคึกคัก, และมี แรงเฉือนตามขอบ ยืดเยื้อ มัก หยุดนิ่งในสภาพซุปหนาแน่น
4. วิวัฒน์เชิงประชากร: กลุ่มที่ ลำพุ่งแรง ในยุคแรก ๆ จะ ดับลำพุ่ง ก่อน แล้วผันสู่ การขนส่งตามแถบริม และ การรั่วไหลช้า; ต่อไปภายหน้า ประชากร แยก เป็น ส่วนน้อยที่หวนกลับสู่แกน และ ส่วนใหญ่ที่ค้างในสภาพซุปหนาแน่น ซึ่ง ทั้งคู่ ไม่มีกลไกกีดกั้นระดับ “ขอบฟ้า” อีกแล้ว

นี่ ไม่ใช่ ตารางเวลาของแหล่งกำเนิดรายใดรายหนึ่ง แต่คือ ลำดับเชิงความน่าจะเป็น: ในจักรวาลที่ เย็นและสงบ การ ปลดพ้นสภาพวิกฤต แทบ หลีกเลี่ยงไม่ได้; ส่วนจะไปลงเอยที่ใดนั้นขึ้นกับ งบประมาณความตึงที่เหลือ, ระดับการหดของขอบด้านใน, และว่า สัญญาณรบกวนจากพาหะไม่เสถียร จะถูก กดให้แผ่วลง ได้เพียงใด