Τετάρτη, 4 Ιουλίου 2012

Αινιγματικές μαύρες τρύπες




Σαν τεράστιες κοσμικές ρουφήχτρες καταβροχθίζουν
ό,τι βρεθεί στο δρόμο τους. Οι μελανές οπές κρύβουν ακόμη πολλά μυστήρια.

Αυτή είναι η ιστορία τους. Πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια, τρία άστρα που ήταν βαρυτικώς συνδεδεμένα μεταξύ τους, ταξίδευαν στο θερμό κέντρο του Γαλαξία μας. Τότε συνέβη κάτι που άλλαξε το μέλλον τους: το τριπλό αστρικό σύστημα πέρασε υπερβολικά κοντά από την τεράστια μαύρη τρύπα που καταλαμβάνει το κέντρο του Γαλαξία. Το κοσμικό τέρας συνέλαβε το ένα από τα άστρα, εκσφενδονίζοντας μακριά τα άλλα δύο με ταχύτητα πάνω από 2,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα, με άλλα λόγια τρεις φορές την ταχύτητα περιφοράς του Ήλιου μας και διπλάσια από την ταχύτητα διαφυγής του ίδιου του Γαλαξία. Στο δρόμο, τα δυο άστρα συγχωνεύτηκαν, σχηματίζοντας έναν αστέρα τόσο υπέρθερμο ώστε, ακόμα σήμερα, που έχει αφήσει πια την κοσμική πόλη μας, συνεχίζει να απομακρύνεται με αυτή την ιλιγγιώδη ταχύτητα. Όπου φύγει-φύγει. Αυτά υποθέτουν οι αστρονόμοι για το αντικείμενο που είναι γνωστό ως HE 0437-5439, και το οποίο κινείται με μια από τις μεγαλύτερες ταχύτητες που έχουν ανιχνευτεί ποτέ. Από το 2005 έχουν βρεθεί 16 τέτοιοι αστρικοί... Σπίντι Γκονζάλες, σε αναγκαστική εξορία από το Γαλαξία μας. Η θεωρία προβλέπει ότι η γιγάντια μελανή οπή στο κέντρο του εκσφενδονίζει έναν αστέρα στο διαγαλαξιακό διάστημα ανά 100.000 χρόνια. Αυτό που κάνει τη συγκεκριμένη περίπτωση τόσο ιδιαίτερη είναι ότι τον περασμένο Ιούνιο έγινε δυνατή η αναπαράσταση της τροχιάς του, που ξεκινά ακριβώς από το κέντρο του Γαλαξία μας.

Περιέργως, ένα μήνα νωρίτερα, στο περιοδικό Monthly notices of the royal astronomical society της Βρετανίας, είχε ανακοινωθεί η παρατήρηση ενός αντικειμένου που ίσως είναι μια μελανή οπή που έχει εκδιωχτεί από το γαλαξία της. Σύμφωνα με τη Μαριάνε Χέιντα, του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης (Ολλανδία) που την ανακάλυψε, πιθανόν να βρισκόμαστε μπροστά σε ένα παρόμοιο σενάριο, μόνο που εδώ δεν ενώθηκαν δύο αστέρια αλλά δύο μελανές οπές. Αινίγματα περιμένουν απαντήσεις. Τα μυστήρια που περιβάλλουν αυτά τα αόρατα αντικείμενα είναι αναρίθμητα, οι αστρονόμοι όμως πιστεύουν πως θα μπορέσουν να απαντήσουν σε πολλά απ’ αυτά μέσα στη δεκαετία, όταν θα τοποθετηθεί στο διάστημα το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ: το ΙΧΟ, σχεδιασμένο από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA), τη NASA και τη JAXA (διαστημική υπηρεσία της Ιαπωνίας). Στο μεταξύ, παρατηρήσεις θα αναλάβει το eROSITA, ένα γερμανορωσικό πείραμα που θα τεθεί στο διάστημα το 2012. Στόχος του είναι να αναζητήσει γιγάντιες μελανές οπές που σχηματίστηκαν όταν το σύμπαν ήταν νεαρό, πριν από την εμφάνιση των πρώτων αστέρων. Οι αστρονόμοι ελπίζουν να εντοπίσουν γύρω στα τρία εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα, ενδεχόμενο που θα ρίξει φως σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης αστρονομίας: πώς εμφανίστηκαν αυτά τα αντικείμενα, που έχουν μάζα όσο αρκετά εκατομμύρια Ήλιοι;

Πέρα από αυτούς τους κολοσσούς που βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών, υπάρχουν και άλλες, πολύ μικρότερες, μελανές οπές, με μάζα μόνο μερικών δεκάδων Ήλιων. Η καταγωγή τους είναι γνωστή: όταν ένας αστέρας με μεγάλη μάζα, πάνω από είκοσι φορές τη μάζα του Ήλιου, φτάνει στο τέλος της ζωής του, μετατρέπεται σε υπερκαινοφανή αστέρα (σουπερνόβα) με μια κατακλυσμιαία έκρηξη. Αυτό που μένει τελικά είναι μια μελανή οπή. Όμως αυτό δε συμβαίνει πάντα. Τον Αύγουστο του 2010, μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων ανακάλυψε στο σμήνος Westerlund 1, που απέχει 16.000 έτη φωτός, τον μαγνητικό αστέρα CXO J164710.2-455216, έναν αστέρα νετρονίων με εξαιρετικά έντονο μαγνητικό πεδίο: ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από αυτό της Γης. Το αντικείμενο είναι ό,τι απέμεινε από έναν αστέρα με μάζα 40 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Κι όμως, η θεωρία προβλέπει πως κάτι τέτοιο δε θα έπρεπε να συμβεί, καθώς η «μοίρα» του ήταν να μετατραπεί σε μελανή οπή. Μόνη αποδεκτή εξήγηση είναι ότι μοιραζόταν τη ζωή του με έναν συνοδό αστέρα που του έκλεψε μεγάλες ποσότητες υλικού. Η έκρηξή του ως υπερκαινοφανούς εκσφενδόνισε μακριά το συνοδό άστρο. Όπως είπε ο κύριος ερευνητής της ομάδας, Σάιμον Κλαρκ, «είναι η τέλεια δίαιτα για υπέρβαρους αστέρες, που έτσι χάνουν πάνω από το 95% της αρχικής μάζας τους».Αλήτες και βάνδαλοι. Υπάρχει και ένα τρίτο είδος μελανών οπών, που τις αποκαλούν περιπλανώμενες. Σύμφωνα με τους αστρονόμους Ράιαν Ο’Λίρι και Άβι Λεμπ του Κέντρου Αστροφυσικής Σμιθσόνιαν του Χάρβαρντ, εκατοντάδες απ’ αυτές πλανώνται στο Γαλαξία μας καταστρέφοντας ό,τι βρουν στο πέρασμά τους. Για καλή μας τύχη, η πλησιέστερη απέχει μερικές χιλιάδες έτη φωτός. Με μάζα μεταξύ χιλίων και 100.000 Ήλιων, αυτοί οι «αλήτες» κινούνται στις παρυφές του κέντρου του Γαλαξία μας. Είναι απομεινάρια ενός μακρινού παρελθόντος, από την εποχή όταν ο Γαλαξίας σχηματίστηκε μέσα από τη συνένωση και σύγκρουση άλλων μικρότερων γαλαξιών, μια διαδικασία που μπορεί να διήρκεσε δισεκατομμύρια χρόνια. Όταν δύο από εκείνους τους πρωτογαλαξίες ενώνονταν, οι μελανές οπές τους έκαναν το ίδιο, δημιουργώντας αυτά τα αντικείμενα που βλέπουμε. Η αποκρυπτογράφηση των μυστικών τους θα μας χαρίσει πολύτιμες πληροφορίες για όσα συνέβησαν στο απώτατο παρελθόν του σύμπαντος. Και είναι μια πρόκληση για τους αστρονόμους, γιατί η παρατήρησή τους δεν είναι εύκολη: γίνονται ορατοί μόνο όταν αιχμαλωτίζουν κοντινή ενδοαστρική ύλη.

Από την πλευρά τους, οι θεωρητικοί φυσικοί βλέπουν στις μελανές οπές μια σχεδόν αστείρευτη πηγή δυνατοτήτων, για να αναπτύξουν τις πιο προωθημένες ιδέες τους. Για παράδειγμα, σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Physics Letters B, ο Πολωνός φυσικός Νίκοντεμ Ποπλάβσκι εξηγεί πώς, μέσα σε μια μαύρη τρύπα, μπορεί να υπάρχει ένα ολόκληρο σύμπαν. Αυτή η ιδέα βασίζεται σε μια εκδοχή της θεωρίας που προβλέπει την ύπαρξη μελανών οπών, της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Γνωστή ως θεωρία βαρύτητας κατά Αϊνστάιν-Καρτάν-Κιμπλ-Σιάμα, εισάγει στις αρχικές εξισώσεις του Αϊνστάιν μια ιδιότητα των υποατομικών σωματιδίων που είναι γνωστή σαν σπιν. Ουσιαστικά, υποθέτει ότι τα σωματίδια στρέφονται γύρω από τον εαυτό τους, όπως η Γη. Με αυτή την ιδιότητα, η θεωρία προβλέπει την ανάσχεση της βαρυτικής κατάρρευσης που γεννά τη μελανή οπή και το σχηματισμό ενός καινούριου χωροχρόνου στο εσωτερικό της. Έτσι εμφανίζεται ένα σύμπαν-βρέφος που επικοινωνεί με το μητρικό σύμπαν μέσω ενός ομφάλιου λώρου που ονομάζεται γέφυρα Αϊνστάιν-Ρόζεν ή σκουληκότρυπα [2]. Μέσα σε αυτήν, η ύλη μπορεί να κινηθεί μόνο προς τη μια κατεύθυνση. Κατά τον Ποπλάβσκι, το γεγονός αυτό εξηγεί ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αινίγματα του σύμπαντος: τις εκρήξεις ακτίνων Γάμμα (GRB), τις βιαιότερες του σύμπαντος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Σύμφωνα με αυτόν το θεωρητικό φυσικό, βρισκόμαστε μπροστά σε εκρήξεις που προέρχονται από άλλους κόσμους, που συνδέονται με τον δικό μας μέσω αυτών των σκουληκότρυπων. «Μοιάζει τρελό, αλλά ποιος ξέρει;», λέει ο ίδιος. Άγνωστη διάσταση. Επιπλέον, οι μελανές οπές θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να αποδείξουμε εάν υπάρχουν περισσότερες διαστάσεις του χώρου, πέρα από τις τέσσερις διαστάσεις που ήδη γνωρίζουμε: τις τρεις του χώρου (μήκος, ύψος, πλάτος) και το χρόνο. Πράγματι, οι θεωρητικοί φυσικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσαμε να ζούμε σε έναν κόσμο δέκα διαστάσεων, από τις οποίες οι έξι είναι κρυμμένες. Μάλιστα, η Θεωρία Χορδών, η οποία για πολλούς φυσικούς αποτελεί την πιο ελπιδοφόρα προσέγγιση για μια Θεωρία των Πάντων, στηρίζεται ακριβώς στην παραδοχή της ύπαρξης πολλών κρυμμένων διαστάσεων. Σε περίπτωση που κάτι τέτοιο ισχύει, ανοίγει ο δρόμος για την ενοποίηση της βαρύτητας με τη Θεωρία της Σχετικότητας. Το Φεβρουάριο του 2010, σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής, ο αστροφυσικός Αμιτάι Μπιν-Νουν, από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας, πρότεινε έναν τρόπο για να διαπιστώσουμε αν το σύμπαν μας διαθέτει αυτές τις έξτρα διαστάσεις. Ο Μπιν-Νουν έφτιαξε στον υπολογιστή μια προσομοίωση του πώς θα μεταβαλλόταν το φως ενός αστέρα που θα περνούσε αρκετά κοντά στη γιγάντια μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία. Οι μεταβολές που θα προκαλούσε στο φως του αστέρα η βαρύτητα, σε διάστημα δέκα ετών, εξαρτώνται από τον αριθμό των διαστάσεων που έχει το σύμπαν μας: στη διάρκεια της περιόδου της μεγαλύτερης λαμπρότητας, ο αστέρας θα φαίνεται κατά 44% λαμπρότερος εάν το σύμπαν έχει πέντε διαστάσεις, παρά αν έχει 4. Δυστυχώς, σήμερα είναι αδύνατο να δοκιμαστούν οι ιδέες του Μπιν-Νουν, ο ίδιος όμως πιστεύει ότι, όταν την επόμενη δεκαετία τεθεί σε λειτουργία το Extremely Large Telescope, το τηλεσκόπιο που θα έχει κάτοπτρο 42 μέτρων, αυτή η μέτρηση θα είναι εφικτή.

SociaLMagazinE

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...