https://frosthead.com

Η μνήμη του Στίβεν Χόκινγκ περνάει σε έντονες ερευνητικές προσπάθειες από την Black Hole

Με πολλούς τρόπους, ο αργά αστροφυσικός Στέθην Χόκινγκ μοιάζει με τα ίδια τα φαινόμενα που πέρασε τόσο πολύ από τη ζωή του, συνειδητοποιώντας: μαύρες τρύπες. Όπως μια μαύρη τρύπα, ο Χόκινγκ ήταν μια τεράστια παρουσία που έσυρε γύρω από τον στην προσωπική του τροχιά. Όπου οι μαύρες τρύπες συγκεντρώνουν φως, ο Χόκινγκ συνέλεξε τους φωτισμούς - ο κύκλος των πνευματικών φίλων και γνωστών του ήταν τόσο έντονος και έντονος όσο έρχονται, όπως ο φυσικός και ο σεναριογράφος Leonard Mlodinow, ο Caltech Nobelist Kip Thorne και ο Βρετανός αστρονόμος Royal Martin Reese.

Ωστόσο, ενώ οι μαύρες τρύπες είναι γνωστές για την καταστροφή και τη συμπίεση όσων έχουν την ατυχία να πέσουν στην εμβέλειά τους, ο Hawking ήταν πάντα εκπληκτικά δημιουργικός. Επέκτεινε τη συλλογική φαντασία της ανθρωπότητας κατά τρόπο που λίγοι άλλοι έχουν καταφέρει, βοηθώντας επιστήμονες και μη επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις λειτουργίες του σύμπαντος. Μετά τον θάνατό του, πολλά από τους μακροχρόνιους συνεργάτες του Hawking αποχώρησαν από την καθημερινή έρευνα για να αναλογιστούν τις επιπτώσεις που είχε επιφέρει στις ζωές τους.

Μεταξύ των πολυάριθμων συνεργασιών του, ο Hawking ασκούσε επιρροή σε ένα πρωτοφανές παγκόσμιο σχέδιο αστρονομίας που ονομάζεται Telescope Horizon Event (EHT), η ανάπτυξη του οποίου οδήγησε εν μέρει από το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. Η αποστολή του EHT είναι απατηλά απλή: δημιουργεί την πρώτη εικόνα μιας πραγματικής μαύρης τρύπας. Ο στόχος της, περίπου τέσσερις εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου μας, βρίσκεται ακριβώς στην καρδιά του γαλαξία μας, τον Γαλαξία. Η τρέχουσα αποστολή, η οποία περιλαμβάνει ένα μεγάλο δίκτυο από τηλεσκόπια των οποίων οι παρατηρήσεις θα συντίθενται, εκτείνεται σε δεκάδες ακαδημαϊκά ιδρύματα ανά τον κόσμο.

Σε απόσταση 26 ετών φωτός, μπορεί να φαίνεται περίεργο ότι μπορούμε να εντοπίσουμε ένα τέτοιο αντικείμενο καθόλου. Αλλά οι μαύρες τρύπες είναι πολύ λιγότερο σκοτεινοί και άψυχοι από τους περισσότερους ανθρώπους. "Θα σκεφτόσαστε ότι μια μαύρη τρύπα, που καταπίνει το φως, δεν θα είναι ορατή", λέει ο διευθυντής της EHT Sheperd Doeleman. "Αλλά στην πραγματικότητα, υπάρχει τόσο πολύ φυσικό αέριο και σκόνη που προσπαθούν να εισέλθουν σε αυτό που, μέσω τριβής και θέρμανσης, το αέριο γύρω από τη μαύρη τρύπα λάμπει με μια θερμοκρασία εκατοντάδων δισεκατομμυρίων μοιρών. Καταλήγουν να είναι μερικά από τα πιο λαμπρά πράγματα στον ουρανό. "

Ο διευθυντής της EHT, Sheperd Doeleman, λέει ότι ο Stephen Hawking διαδραμάτισε διπλό ρόλο στη διαμόρφωση του έργου. Από τη μία πλευρά, τα τεχνικά ευρήματα του Hawking υπενθυμίζουν στους επιστήμονες της EHT ότι, ανεξάρτητα από τις προκαταλήψεις τους για το τι θα φαίνεται αυτή η μαύρη τρύπα, πρέπει να είναι έτοιμοι για οτιδήποτε. "Έδειξε πραγματικά μερικά από τα σημαντικότερα αποτελέσματα που οδήγησαν στην αντίληψή μας ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να εκπέμπουν ακτινοβολία", λέει ο Doeleman. "Μέχρι τότε, ήταν αυτές οι αποχετεύσεις του σύμπαντος που ήταν μια μονόδρομη πόρτα. Και ενίσχυσε τα μαθηματικά και το σκεπτικό πίσω από το γεγονός ότι φαίνεται να είναι σε θέση να εξατμίσουν και να ακτινοβολούν όλη την ενέργεια που έχουν καταπιεί. Έτσι, με αυτή την έννοια, γίνονται αρκετά διαφορετικά αντικείμενα. "

Ταυτόχρονα, το μακροσκοπικό παράδειγμα του Hawking, ενός ανθρώπου που κατόρθωσε να συγκεντρώσει σημαντικές θεωρίες για τη δυναμική της μαύρης τρύπας από τα όρια της ηλεκτρικής αναπηρικής πολυθρόνας του, είναι μια πηγή έμπνευσης για την ομάδα του EHT. "Όταν τα πράγματα γίνονται σκληρά, " λέει ο Doeleman, "σκέφτομαι κάποιον σαν τον Stephen Hawking και νομίζω ότι συνεχίζουμε". Το 2016, ο Hawkings έδωσε την εναρκτήρια διάλεξη για την πρωτοβουλία Black Hole Initiative στο Χάρβαρντ.

Όπως σημειώνει ο Doeleman, ο Hawking είναι ίσως ο πιό γνωστός για την καθιέρωση της μαθηματικής ύπαρξης διαρροής ακτινοβολίας σε μαύρες τρύπες - που τώρα ονομάζεται "ακτινοβολία Hawking" προς τιμήν του. Αρχικά προτάθηκε από τον Jacob Bekenstein αλλά εξευγενίστηκε και συγκεκριμενοποιήθηκε από τον Hawking σε ένα έγγραφο του 1975, η αντίληψη ότι οι κβαντικές επιδράσεις που προκλήθηκαν από την τεράστια βαρύτητα των μαύρων τρυπών μπορούσαν στην πραγματικότητα να επιτρέψουν κάποια θερμότητα να ξεφύγουν ήταν ένας παίκτης του χώρου.

Οι μαύρες τρύπες έπρεπε να είναι τέλειοι καταναλωτές εδώ και πολύ καιρό: η άποψη της συναίνεσης ήταν ότι αυτό που συμβαίνει σε μια μαύρη τρύπα παραμένει σε μια μαύρη τρύπα. Η διαπίστωση του Χόκινγκ ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να έχουν θερμοκρασίες και να αφήσουν τη θερμότητα να γλιστρήσει υπονοούσε ότι δεν ήταν τόσο αποκομμένοι από το σύμπαν όπως είχαμε σκεφτεί. Γνωρίζουμε τώρα ότι οι μαύρες τρύπες, όπως λένε οι αστρονόμοι, είναι «ακατάστατοι τρώγοντες» που αναρροφούν το αέριο και στη συνέχεια απορροφούν την ακτινοβολία.

"Αυτή η ιδέα των μαύρων τρυπών που ακτινοβολούν είναι το χνούδι στην πανοπλία, " λέει ο Doeleman. "Λέει ότι υπάρχει κάτι μέσα στη μαύρη τρύπα που μπορεί να εκδηλωθεί έξω από τη μαύρη τρύπα".

Ένας καλλιτέχνης της NASA που αποδίδει ένα riven star που απορροφάται σε μια μαύρη τρύπα. Ένα ζεστό, φωτεινό φωτοστέφανο από συντρίμμια πολύ παρόμοιο με αυτό θα είναι ο στόχος των παρατηρήσεων της ομάδας Horizon Telescope. Ένας καλλιτέχνης της NASA που αποδίδει ένα riven star που απορροφάται σε μια μαύρη τρύπα. Ένα ζεστό, φωτεινό φωτοστέφανο από συντρίμμια πολύ παρόμοιο με αυτό θα είναι ο στόχος των παρατηρήσεων της ομάδας Horizon Telescope. (Goddard Spaceflight Center, NASA)

Για να εξασφαλιστεί ότι το τηλεσκόπιο θα καταγράψει με ακρίβεια αυτό που βλέπει, ανεξάρτητα από το πόσο περίεργα είναι τα δεδομένα, ο επιστήμονας απεικόνισης της EHT, Katie Bouman, διεξάγει εντατικές δοκιμές στο δίκτυο και στο σχετικό λογισμικό. Σε αυτό το σημείο, το EHT έχει αποδείξει την αξιοπιστία του στη δημιουργία πιστών σύνθετων εικόνων (ακόμα και σε ένα σενάριο προσομοίωσης όπου το αντικείμενο στο κέντρο του Γαλαξία μας μοιάζει ακριβώς όπως ο Frosty ο Χιονάνθρωπος). Έτσι λοιπόν, η ομάδα αισθάνεται αρκετά σίγουρη για την προσαρμοστικότητά της.

Ένας άλλος συνεισφέρων του EHT, ο θεωρητικός φυσικός του Χάρβαρντ, Andrew Strominger, έχει μια πιο προσωπική σύνδεση Hawking. Ο Strominger, όταν ήταν φοιτητής MIT, ήταν ένας από τους πρώτους μεταξύ των συνομηλίκων του για να αναγνωρίσει τη λαμπρότητα της διδακτορικής διατριβής του Χόκινγκ του Cambridge. Παρακολουθώντας τη δουλειά του Hawking τα επόμενα χρόνια, ο Strominger γοητεύτηκε από τις προσπάθειες του βρετανικού φυσικού να συνδέσει τις μεγάλες επιπτώσεις της παραμόρφωσης του χωροχρονικού βαρυτικού με το μικροσκοπικό μηχανισμό της κβαντομηχανικής, το οποίο συνδυάστηκε όμορφα με τις δικές του περιοχές ενδιαφέροντος.

Πριν από πολύ καιρό, ο ίδιος και ο Hawking συνεργάζονταν σε θεωρίες των σκουληκιών. Οι δύο συναντήθηκαν πρόσωπο με πρόσωπο σχεδόν κάθε χρόνο των τελευταίων τριών δεκαετιών, χτυπώντας γύρω από τις ιδέες και συνεργαζόμενοι στην αρχική έρευνα. Πιο πρόσφατα, είχαν πάρει το αποκαλούμενο "No Theorem of Hair", μια ευρέως αποδεκτή μαθηματική διατύπωση που φαίνεται να υποδηλώνει ότι μόνο μια χούφτα βασικών τύπων μαύρης τρύπας μπορεί να υπάρχουν στο πραγματικό σύμπαν, για μια σειρά πρωτοποριακών εργασιών.

Αυτό που ο Hawking και ο Strominger ανακάλυψαν και εργάστηκαν με ανυπομονησία να επισημοποιηθούν μέχρι τη στιγμή που πέρασε ο Hawking ήταν ότι το θεώρημα ήταν, σύμφωνα με τα λόγια του Strominger, "μια ακριβής μαθηματική απάντηση σε ένα λανθασμένο φυσικό ερώτημα. Και αν προσεγγίσετε προσεκτικά την ερώτηση με τον σωστό τρόπο, υπάρχει στην πραγματικότητα μια άπειρη ποικιλία από μαύρες τρύπες. "Επιπλέον, λέει ότι θα μπορούσε να αποφευχθεί το περίφημο" παράδοξο πληροφοριών "της απώλειας πληροφοριών σε μια μαύρη τρύπα εάν το σχήμα της μαύρης τρύπας θεωρείται μοναδική αντανάκλαση των πληροφοριών που έχει καταναλώσει.

Ο Strominger θυμάται με ειλικρίνεια μια πρόσφατη ακαδημαϊκή υποχώρηση στην οποία ο ίδιος και ο Hawking "είχαν κάποιες πολύ συναρπαστικές συζητήσεις, οι οποίες συνεχίστηκαν μέχρι αργά το βράδυ και συνεχίστηκαν μέσω του υπόλοιπου εργαστηρίου. Συνεχίζαμε μέχρι να πεθάνει. »Με την ευκαιρία του θανάτου του Hawking, ο Strominger δημοσίευσε μια έντονη ανάμνηση της καρδιάς, του χιούμορ και της ταπεινότητας του 76χρονου στην Scientific American, γράφοντας:« Θα χάσω τη διασκέδαση σχεδόν όσο το η φυσικη. Αλλά είναι δύσκολο να πούμε από πού άρχισε κανείς και ο άλλος τελείωσε ».

Ο Doeleman, ο οποίος πάντα σκέφτηκε τον εαυτό του και τους άλλους στην ομάδα EHT ως οπαδοί στα πνευματικά βήματα του Stephen Hawking, λέει ότι η μόνη του λύπη είναι ότι ο Hawking δεν ζούσε για να δει το EHT να κάνει τις ορόσημες παρατηρήσεις του. "Μου αρέσει να πιστεύω ότι περίμενε κάποια από τα αποτελέσματα από το EHT", λέει ο Doeleman. "Θα ήταν μεγάλη χαρά να τους μοιραστώ μαζί του και είμαστε όλοι λυπημένοι που δεν θα έχουμε αυτή την ευκαιρία. Αλλά εμείς στρατιώτες με τη μνήμη του πολύ κοντά στο μυαλό. "

Ο Στρομίνγκερ, επίσης, λέει ότι είναι απογοητευμένος που ο Χόκινγκ δεν θα είναι γύρω για να δει το Τηλεσκόπιο Horizon Event και οι άλλοι σύγχρονοι απόγονοι των ιδεών του θα ανθίσουν. Ωστόσο, ο ίδιος πιστεύει στο γεγονός ότι ο Hawking θα εμπνεύσει μελλοντικούς επιστήμονες -όπως τον ενέπνευσε ο Hawking- για τις επόμενες γενιές.

"Τα πάθη του Στεφάνου για τη ζωή και την επιστήμη ήταν αδιαχώριστα", λέει ο Strominger. "Ήταν πραγματικά δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Υπενθύμισε σε πολλούς ότι υπάρχουν περισσότερα για την πραγματικότητα από τον εαυτό τους. Αυτό που επικεντρώθηκε ήταν να ανακαλύψει την επιστημονική αλήθεια, που είναι ένα απερίγραπτο, συναρπαστικό ταξίδι που προσπαθεί να καταλάβει την πραγματικότητα του σύμπαντος στο οποίο ζούμε ».

Η μνήμη του Στίβεν Χόκινγκ περνάει σε έντονες ερευνητικές προσπάθειες από την Black Hole