Με το όνομά τους, οι μαύρες τρύπες αποπνέουν μυστήριο. Είναι απαρατήρητο, ανεξέλεγκτο και εδώ και περισσότερο από 50 χρόνια μετά την πρώτη τους πρόβλεψη το 1916, δεν έχει ανακαλυφθεί. Οι αστρονόμοι έχουν βρει από τότε ενδείξεις μαύρων οπών στο σύμπαν μας, συμπεριλαμβανομένου ενός υπερμεγέθους στο κέντρο του δικού μας Γαλαξία. Ωστόσο, πολλά από αυτά τα κοσμικά αινίγματα παραμένουν άγνωστα, συμπεριλαμβανομένου του τι ακριβώς συμβαίνει με τα πράγματα που απορροφούν με τη τιτανική τους βαρύτητα.
σχετικό περιεχόμενο
- Πώς αστροφυσικοί βρήκαν μια μαύρη τρύπα όπου κανένας άλλος δεν θα μπορούσε
- Οι αστρονόμοι πλησιάζουν περισσότερο από ποτέ σε μια μαύρη τρύπα
- Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να είναι πιο συχνές από τις προηγούμενες σκέψεις
Πριν από πενήντα χρόνια, ο φυσικός John Wheeler βοήθησε να διαδώσει τον όρο "μαύρη τρύπα" ως περιγραφή των καταρρευσμένων υπολειμμάτων υπερμεγέθων αστεριών. Σύμφωνα με τον Wheeler, ο οποίος δημιούργησε και διαφήμισε αρκετούς άλλους γνωστούς όρους αστρονομίας όπως "σκουληκότρυπες", η πρόταση προέρχεται από μέλος ακροατηρίου σε μια διάσκεψη αστρονομίας όπου μιλούσε, αφού χρησιμοποίησε επανειλημμένα τη φράση "αντικείμενα με βαρυτική καταστροφή για να περιγράψουν το κοσμικό γίγαντες.
"Λοιπόν, αφού χρησιμοποίησα αυτή τη φράση τέσσερις ή πέντε φορές, κάποιος στο ακροατήριο είπε:" Γιατί δεν το ονομάζεις μαύρη τρύπα ". Έτσι υιοθέτησα αυτό ", δήλωσε ο Wheeler στη συγγραφέα της επιστήμης Marcia Bartusiak.
Ο Wheeler έδωσε ένα όνομα σε μια ιδέα που διερευνήθηκε αρχικά από τον Albert Einstein 50 χρόνια νωρίτερα, στην επιρροή θεωρία της γενικής σχετικότητας. Η θεωρία του Αϊνστάιν έδειξε ότι η βαρύτητα είναι αποτέλεσμα της παραμόρφωσης του χώρου και του χρόνου από τη μάζα των αντικειμένων. Ενώ ο ίδιος ο Αϊνστάιν αντιστάθηκε ποτέ στην αναγνώριση της πιθανότητας μαύρης τρύπας, άλλοι φυσικοί χρησιμοποίησαν το έδαφός του για να σαρώνουν τα γαλαξιακά τέρατα. Ο φυσικός J. Robert Oppenheimer, φήμης ατομικής βόμβας, χαρακτήρισε αυτά τα σώματα "κατεψυγμένα αστέρια" αναφορικά με ένα βασικό χαρακτηριστικό που σκιαγράφηκε από τον φυσικό Karl Schwarzschild λίγο μετά τον Αϊνστάιν που δημοσίευσε τη θεωρία του.
Αυτό το χαρακτηριστικό γνώρισμα ήταν ο «ορίζοντας γεγονότος»: η γραμμή που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα στην οποία γίνεται αδύνατο να ξεφύγει. Ένας τέτοιος ορίζοντας υπάρχει επειδή, σε μια ορισμένη απόσταση, η ταχύτητα που απαιτείται για κάθε άτομο να ξεφύγει από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας γίνεται υψηλότερη από την ταχύτητα του φωτός - το όριο ταχύτητας του σύμπαντος. Αφού διασχίσετε τον ορίζοντα της εκδήλωσης, θεωρείται ότι όλο το θέμα που περιλαμβάνει εσείς είναι τεμαχισμένο βίαια από έντονες βαρυτικές δυνάμεις και τελικά συνθλίβεται στο σημείο της άπειρης πυκνότητας στο κέντρο της μαύρης τρύπας, που ονομάζεται ιδιαιτερότητα. Όχι ακριβώς ένας ευχάριστος τρόπος να πάτε.
Αυτή η λεπτομερής εξήγηση του θανάτου μέσω της μαύρης τρύπας, ωστόσο, είναι θεωρητική. Η έντονη βαρύτητα των μαύρων τρυπών παραμορφώνει τόσο πολύ το πέρασμα του χρόνου, έτσι ώστε στους παρατηρητές έξω από τη μαύρη τρύπα, τα αντικείμενα που πέφτουν σε ένα φαίνεται να επιβραδύνουν και να «παγώσουν» κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, πριν απλώς ξεθωριάσουν. (Το οποίο ακούγεται πολύ καλύτερο.)
Με άλλα λόγια, παρά τη σπουδαιότητα αυτού του ορίζοντα γεγονότων, οι επιστήμονες ποτέ δεν έχουν αποδείξει άμεσα την ύπαρξή του. Και λόγω της δυσκολίας να βρεθούν ακόμη και μαύρες τρύπες (επειδή το φως δεν μπορεί να τους ξεφύγει, είναι αόρατες στα περισσότερα τηλεσκόπια), πολύ λιγότερο παρατηρώντας τους, δεν υπήρξαν πολλές πιθανότητες να δοκιμάσουν. Ελλείψει πειστικών αποδείξεων, ορισμένοι αστροφυσικοί έχουν θεωρήσει ότι ορισμένα από τα αντικείμενα που ονομάζουμε μαύρες τρύπες μπορεί να είναι δραματικά διαφορετικά από αυτά που έχουμε καταλήξει να πιστεύουμε, χωρίς μοναδικότητα και χωρίς ορίζοντα γεγονότων. Αντ 'αυτού, θα μπορούσαν να είναι κρύα, σκοτεινά, πυκνά αντικείμενα με σκληρές επιφάνειες.
Αυτός ο σκεπτικισμός της μαύρης τρύπας άρχισε να προσελκύει το δικό του σκεπτικισμό, όμως, καθώς τα τηλεσκόπια κατέλαβαν τελικά τις μαύρες τρύπες στην πράξη ενός εξαιρετικού. Τα τελευταία επτά χρόνια, «οι άνθρωποι άρχισαν να βλέπουν τα αστέρια να πέφτουν σε μαύρες τρύπες», λέει ο Pawan Kumar, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, όπου παρεμπιπτόντως ο Wheeler διδάσκει τη θεωρητική φυσική για μια δεκαετία. "Αυτά είναι πολύ φωτεινά πράγματα που μπορούν να φανούν από δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά".
Περισσότερο από αυτές τις φωτεινές, σχετικά γρήγορες καταπλήξεις από αστέρια έχουν παρατηρηθεί έκτοτε. Το περασμένο έτος η Kumar αποφάσισε ότι αυτές οι εκπομπές φωτός θα αποτελούσαν μια καλή δοκιμασία για να αποδειχθεί η ύπαρξη του ορίζοντα γεγονότων. "Οι περισσότεροι άνθρωποι στην κοινότητα ανέφεραν ότι δεν υπάρχει σκληρή επιφάνεια", λέει ο Kumar. Ωστόσο, τονίζει, "στην επιστήμη, κάποιος πρέπει να είναι προσεκτικός. Χρειάζεστε απόδειξη".
Έτσι, το 2016, ο Kumar και ο συνεργάτης του, Ramesh Narayan, του Κέντρου Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Σμινσόνιαν, εργάστηκαν για να υπολογίσουν τι είδους αποτελέσματα θα περίμενε κανείς αν ένα αστέρι που καταπιεί μια μαύρη τρύπα συγκρουόταν πραγματικά με μια σκληρή επιφάνεια. Θα ήταν παρόμοιο με το σπάσιμο ενός αντικειμένου εναντίον ενός βράχου, λέει ο Kumar, δημιουργώντας έντονη κινητική ενέργεια που θα εκπέμπεται ως θερμότητα και φως για μήνες ή και χρόνια.
Ωστόσο, μια σάρωση των δεδομένων του τηλεσκοπίου πάνω από τρεισήμισι χρόνια δεν βρήκε στιγμιαίες υπογραφές φωτός τις οποίες θα υπολογίσει ο ίδιος και ο Narayan, αν τα αστέρια χτύπησαν μια μαύρη τρύπα σκληρής επιφάνειας. Με βάση την πιθανότητα, οι ερευνητές είχαν προβλέψει ότι θα έπρεπε να έχουν βρει τουλάχιστον 10 παραδείγματα κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου.
Το Kumar καλεί αυτή την έρευνα, που δημοσιεύθηκε φέτος στο περιοδικό Μηνιαίες ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, ένα «βήμα καλής ποιότητας» για την απόδειξη της ύπαρξης του ορίζοντα του γεγονότος. Αλλά δεν είναι ακόμα αρκετά απόδειξη. Μια μαύρη τρύπα σκληρής επιφάνειας θα μπορούσε θεωρητικά να εξακολουθεί να υπάρχει στους υπολογισμούς της μελέτης του. Αλλά η ακτίνα αυτής της επιφάνειας θα έπρεπε να βρίσκεται μέσα σε ένα χιλιοστό περίπου της ακτίνας Schwarzschild της μαύρης τρύπας ή το σημείο στο οποίο η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρύτητα θα ισοδυναμούσε με την ταχύτητα του φωτός. (Σημειώστε ότι η ακτίνα του Schwarzschild δεν είναι πάντα η ίδια με τον ορίζοντα συμβάντος, καθώς άλλα αστρικά αντικείμενα έχουν και βαρύτητα).
"Τα όρια που τοποθετεί αυτό το χαρτί στην ακτίνα μίας πιθανής στερεάς επιφάνειας - 4 χιλιοστά του ενός τοις εκατό έξω από την ακτίνα Schwarzschild για ένα υπερμεγέθη συμπαγές αντικείμενο - είναι εντυπωσιακά", λέει ο Bernard Kelly, αστροφυσικός της NASA που δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα.
Ο Kumar έχει ήδη πραγματοποιήσει έρευνα για να περιορίσει ακόμη περισσότερο αυτό το όριο, μέχρι το σημείο που θα ήταν σχεδόν βέβαιο ότι δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν μαύρες τρύπες σκληρής επιφάνειας. Αυτό, για αυτόν, θα ήταν αξιόπιστη απόδειξη ότι οι παραδοσιακές μαύρες τρύπες είναι το μόνο είδος μαύρων τρυπών που καταλαμβάνουν το σύμπαν μας. "Αν ολοκληρωθεί, κατά την άποψή μου θα κλείσει το πεδίο", λέει ο Kumar. "Θα έχουμε ισχυρές αποδείξεις ότι η θεωρία του Αϊνστάιν είναι σωστή."
