Τι είναι μια μαύρη τρύπα;
Αρχικά, είναι απαραίτητο να υποδείξουμε ότι οι μαύρες τρύπες έχουν μελετηθεί πολύ κακώς και ως επί το πλείστον σε θεωρητικό επίπεδο. Μέχρι το 2019, η ανθρωπότητα είχε μόνο θεωρητικές γνώσεις. Ωστόσο, στις 10 Απριλίου του ίδιου έτους, οι επιστήμονες κατάφεραν να πάρουν την πρώτη φωτογραφία ακτίνων Χ μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία Messier 87 (M87).
Τι είναι μια μαύρη τρύπα
Εν ολίγοις, μια μαύρη τρύπα είναι το βαρύτερο και ταυτόχρονα το μικρότερο από όλα τα πιθανά αντικείμενα στο σύμπαν.
Μια μαύρη τρύπα είναι ένα αντικείμενο στο διάστημα στο οποίο συμπιέζεται μια τεράστια ποσότητα ύλης. Για να κατανοήσετε χονδρικά την κλίμακα της συμπίεσης - φανταστείτε ένα αστέρι που είναι 10 - 100 - 1.000.000 φορές μεγαλύτερο από τον ήλιο και συμπιεσμένο σε μια σφαίρα με διάμετρο της περιοχής του Κιέβου. Ως αποτέλεσμα της απίστευτης πυκνότητας, προκύπτει ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο, από το οποίο ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει.
Γιατί ονομάζονται έτσι οι μαύρες τρύπες;
Προς το παρόν, είναι γνωστό ότι οι μαύρες τρύπες έχουν ασύλληπτη βαρύτητα, τόσο ισχυρή που ακόμη και τόσο μικροσκοπικά σωματίδια όπως τα φωτόνια (ορατά σωματίδια φωτός) δεν μπορεί να ξεπεράσει τη δύναμή της έλξη, και για μια στιγμή κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Ακριβώς λόγω του ότι το φως δεν ανακλάται (ακριβέστερα, δεν μπορεί να υπερνικήσει τη δύναμη της βαρύτητας) από την επιφάνεια, οι εξωτερικές «μαύρες τρύπες» παραμένουν σκοτεινές περιοχές για τυχόν υπάρχουσες συσκευές παρατήρησης, ενώ τα παραπάνω δεν σημαίνουν καθόλου ότι η επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας είναι μαύρη, απλά από έξω είναι αδύνατο να δεις, ένα παράδοξο, και μακριά από το μοναδικό!
Η περιοχή του διαστήματος γύρω από μια μαύρη τρύπα, πέρα από την οποία η ύλη και τυχόν σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των κβάντων του φωτός, δεν μπορούν να διαπεράσουν (επιστροφή), ονομάζεται. Όντας κάτω από τον ορίζοντα γεγονότων, οποιοδήποτε αντικείμενο, σώμα, σωματίδιο θα κινηθεί, θα υπάρχει μόνο μέσα στη μαύρη τρύπα και δεν θα μπορεί να διαφύγει έξω από τον ορίζοντα γεγονότων. Ένας εξωτερικός παρατηρητής που βρίσκεται στο εξωτερικό του ορίζοντα γεγονότων δεν μπορεί να παρατηρήσει τι συμβαίνει μέσα.
Με ορίζοντα γεγονότων δεν είναι εντάξει απλά, χάρη στα κβαντικά αποτελέσματα, εκπέμπει ενέργεια (ένα ρεύμα θερμών σωματιδίων) στο σύμπαν. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως ακτινοβολία Hawking και οφείλεται στο γεγονός ότι, θεωρητικά, μια μαύρη τρύπα μπορεί να πάψει να υπάρχει (εξατμίζεται σταδιακά η ακτινοβολούμενη ενέργεια) και να μετατραπεί σε ένα εξαφανισμένο αστέρι. Αυτή η δήλωση ισχύει για την κβαντική φυσική, όπου η ύλη μπορεί να κινηθεί με σήραγγα, ξεπερνώντας εμπόδια που δεν μπορούν να ξεπεραστούν υπό κανονικές συνθήκες.
Δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα τι συμβαίνει στην ύλη όταν οι βαρυτικές δυνάμεις μιας μαύρης τρύπας την έλκουν και περνά τον ορίζοντα γεγονότων.Από θεωρητικής σκοπιάς, είναι πιθανό το σώμα/ύλη αφού περάσει τον ορίζοντα γεγονότων να πέσει στη λεγόμενη ιδιομορφία και πριν από αυτό να καταστραφεί λόγω βαρυτικών δυνάμεων.
Μια βαρυτική ιδιομορφία είναι ένα σημείο στο χωροχρόνο όπου οι νόμοι της φυσικής που είναι γνωστοί σε εμάς πιθανότατα δεν λειτουργούν ή λειτουργούν διαφορετικά. Για παράδειγμα, οι ποσότητες που περιγράφουν τη βαρύτητα υπό κανονικές συνθήκες, υπό συνθήκες μοναδικότητας, μπορεί να είναι άπειρες ή αόριστες.
Γιατί υπάρχει μια λάμψη γύρω από τη μαύρη τρύπα στη φωτογραφία;
Δείτε αυτό το βίντεο στο YouTube
Στους δακτυλίους προσαύξησης μιας μαύρης τρύπας
Η λάμψη γύρω από μια μαύρη τρύπα δεν είναι Photoshop ή ειδικά εφέ υπολογιστή. Δυνάμει των νόμων της έλξης, οι μαύρες τρύπες προσελκύουν στον εαυτό τους ό,τι πέφτει στη ζώνη της βαρύτητάς τους. Μπορεί να είναι αέριο, σκόνη και άλλα υλικά. Σε αυτή την περίπτωση, η ύλη, πέφτοντας κάτω από την έλξη μιας μαύρης τρύπας, δεν πέφτει αμέσως στην επιφάνειά της, αλλά αρχίζει να περιστρέφεται σε μια κυκλική τροχιά. Κατά την περιστροφή, θερμαίνεται λόγω της κολοσσιαίας ταχύτητας και της τριβής, και εκπέμπει ακτίνες Χ, ακτινοβολία. Η φαινομενική περιστροφή της φωτεινής ύλης ονομάζεται δίσκος προσαύξησης και είναι ακριβώς αυτό που εμφανίζεται στη φωτογραφία της μαύρης τρύπας στην αρχή του άρθρου.
Ποιοι άλλοι τρόποι υπάρχουν για να ανιχνεύσουμε τις μαύρες τρύπες;
Τα τηλεσκόπια που μελετούν τις μαύρες τρύπες κοιτάζουν το περιβάλλον τους, όπου το υλικό είναι πολύ κοντά στον ορίζοντα γεγονότων. Η ουσία θερμαίνεται σε εκατομμύρια βαθμούς και λάμπει με ακτίνες Χ. Η τεράστια βαρύτητα των μαύρων τρυπών παραμορφώνει επίσης το ίδιο το διάστημα, έτσι μπορείτε να δείτε την επίδραση της αόρατης βαρυτικής έλξης στα αστέρια και άλλα αντικείμενα.
