Περιεχόμενα
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε δίκιο: Υπάρχει μια περιοχή στις μαύρες τρύπες, στην άκρη τους, όπου η ύλη δεν μπορεί πλέον να παραμείνει σε τροχιά και αντίθετα βυθίζεται μέσα, όπως είχε προβλέψει η θεωρία της βαρύτητάς του.
Χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια ικανά να ανιχνεύσουν ακτίνες Χ, μια ομάδα αστρονόμων παρατήρησε για πρώτη φορά αυτήν την περιοχή -που ονομάζεται «περιοχή βύθισης»- σε μια μαύρη τρύπα περίπου 10.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη.
«Αγνοούσαμε αυτήν την περιοχή, γιατί δεν είχαμε τα δεδομένα», δήλωσε ο ερευνητής Άντριου Μούμερι, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «Αλλά τώρα που έχουμε τη δυνατότητα να το ερευνήσουμε, δεν μπορούσαμε να το εξηγήσουμε αλλιώς».
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι μαύρες τρύπες βοηθούν στην επιβεβαίωση της μεγάλης θεωρίας του Αϊνστάιν, η οποία είναι επίσης γνωστή ως θεωρία της σχετικότητας. Η πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας, που τραβήχτηκε το 2019, είχε προηγουμένως ενισχύσει τη βασική υπόθεση του επαναστάτη φυσικού ότι η βαρύτητα είναι απλώς ύλη που λυγίζει το χωροχρονικό ύφασμα.
Πολλές από τις άλλες προβλέψεις του Αϊνστάιν έχουν αποδειχθεί σωστές με τα χρόνια, μεταξύ αυτών τα βαρυτικά κύματα και το παγκόσμιο όριο ταχύτητας.
«Είναι σκληρός “παίκτης” για να στοιχηματίσεις μαζί του σε αυτό το σημείο», εξηγεί ο Μούμερι, συνεργάτης του Leverhulme-Peierls στο τμήμα φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο.
«Βγήκαμε ψάχνοντας για αυτό ειδικά -αυτό ήταν πάντα το σχέδιο. Έχουμε διαφωνήσει επί μεγάλο χρονικό διάστημα για το αν θα μας ήταν ποτέ δυνατό να το βρούμε», τονίζει ο Μούμερι. «Οι άνθρωποι είπαν ότι θα ήταν αδύνατο, οπότε η επιβεβαίωση ότι υπάρχει είναι πραγματικά συναρπαστική».
Μαύρες τρύπες: «Σαν την άκρη ενός καταρράκτη»
Η παρατηρούμενη μαύρη τρύπα βρίσκεται σε ένα σύστημα που ονομάζεται MAXI J1820 + 070, το οποίο αποτελείται από ένα αστέρι μικρότερο από τον ήλιο και την ίδια τη μαύρη τρύπα, που υπολογίζεται σε 7 έως 8 ηλιακές μάζες.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τα διαστημικά τηλεσκόπια NuSTAR και NICER της NASA για να συλλέξουν δεδομένα και να κατανοήσουν πώς το ζεστό αέριο, που ονομάζεται πλάσμα, από το αστέρι αναρροφάται στη μαύρη τρύπα.
Το NuSTAR χρησιμοποιείται από το Nuclear Spectroscopic Telescope Array, το οποίο περιφέρεται γύρω από τη Γη, και το NICER, επίσημα γνωστό ως Ερευνητής Εσωτερικής Σύνθεσης Αστέρα Νετρονίων, βρίσκεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.
«Γύρω από αυτές τις μαύρες τρύπες υπάρχουν μεγάλοι δίσκοι υλικού σε τροχιά (από κοντινά αστέρια)», λέει ο Μούμερι.
«Το μεγαλύτερο μέρος του είναι σταθερό, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να ρέει ευχάριστα. Είναι σαν ένα ποτάμι, ενώ η περιοχή που βυθίζεται είναι σαν την άκρη ενός καταρράκτη -όλη η υποστήριξη έχει φύγει και απλώς συντρίβετε με το κεφάλι.
Τα περισσότερα από αυτά που μπορείτε να δείτε είναι το ποτάμι, αλλά υπάρχει αυτή η μικροσκοπική περιοχή στο τέλος, που είναι βασικά αυτό που βρήκαμε», προσθέτει, σημειώνοντας ότι ενώ το «ποτάμι» είχε παρατηρηθεί ευρέως, αυτή είναι η πρώτη απόδειξη της «υδατόπτωσης».
Σε αντίθεση με τον ορίζοντα γεγονότων, ο οποίος είναι πιο κοντά στο κέντρο της μαύρης τρύπας και δεν αφήνει τίποτα να διαφύγει, συμπεριλαμβανομένου του φωτός και της ακτινοβολίας, στη «βυθιζόμενη περιοχή» το φως μπορεί ακόμα να διαφύγει, αλλά η ύλη είναι καταδικασμένη από την ισχυρή βαρυτική έλξη, εξηγεί ο Μούμερι.
Τα ευρήματα της μελέτης θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα τον σχηματισμό και την εξέλιξη των μαύρων τρυπών.
«Μπορούμε πραγματικά να μάθουμε γι ‘αυτές μελετώντας αυτήν την περιοχή, επειδή είναι ακριβώς στην άκρη, επομένως μας δίνει τις περισσότερες πληροφορίες», υπογραμμίζει ο Μούμερι.
Ένα πράγμα που λείπει από τη μελέτη είναι μια πραγματική εικόνα της μαύρης τρύπας, επειδή είναι πολύ μικρή και μακριά.
Αλλά μια άλλη ομάδα ερευνητών της Οξφόρδης εργάζεται πάνω σε κάτι ακόμα καλύτερο από μια φωτογραφία: την πρώτη βιντεοσκόπηση μιας μαύρης τρύπας.
Για να το πετύχει αυτό, η ομάδα θα χρειαστεί πρώτα να κατασκευάσει ένα νέο παρατηρητήριο, το Africa Millimeter Telescope στη Ναμίμπια, το οποίο ο Μούμερι αναμένει να είναι διαδικτυακό μέσα στην επόμενη δεκαετία.
Το τηλεσκόπιο, το οποίο θα ενταχθεί στη διεθνή συνεργασία του Event Horizon Telescope που κατέγραψε την πρωτοποριακή εικόνα της μαύρης τρύπας το 2019, θα επιτρέψει στους επιστήμονες να παρατηρήσουν και να κινηματογραφήσουν μεγάλες μαύρες τρύπες στο κέντρο του Γαλαξία και πέρα από αυτό.
Μαύρες τρύπες: Ένας σύνδεσμος με το παρελθόν
Σύμφωνα με τον Κρίστοφερ Ρέινολντς, καθηγητή αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Maryland, College Park, η εύρεση πραγματικών στοιχείων για τη «βυθιζόμενη περιοχή» είναι ένα σημαντικό βήμα που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να βελτιώσουν σημαντικά τα μοντέλα για το πώς συμπεριφέρεται η ύλη γύρω από μια μαύρη τρύπα.
«Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση του ρυθμού περιστροφής της μαύρης τρύπας», λέει ο Ρέινολντς.
Ο Νταν Γουίλκινς, ένας ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, το αποκαλεί συναρπαστική εξέλιξη και επισημαίνει ότι το 2018 υπήρξε μια εξαιρετικά φωτεινή έκρηξη φωτός από μια από τις μαύρες τρύπες στον γαλαξία μας.
Αυτή η μελέτη εκτελεί πραγματικά αυτόν τον υπολογισμό, επισημαίνει ο Γουίλκινς, χρησιμοποιώντας τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν για να προβλέψει πώς θα έμοιαζαν οι ακτίνες Χ που εκπέμπονται από το υλικό στην «περιοχή βύθισης» γύρω από μια μαύρη τρύπα και τη συγκρίνει με τα δεδομένα από αυτό το φωτεινό ξέσπασμα στο 2018.
«Αυτός θα είναι ο κύριος χώρος ανακαλύψεων την επόμενη δεκαετία», εξηγεί ο Γουίλκινς και προσθέτει: «Αυτό θα επιτευχθεί με την επόμενη γενιά τηλεσκοπίων ακτίνων Χ που θα μας δώσει πιο λεπτομερείς μετρήσεις των πιο εσωτερικών περιοχών ακριβώς έξω από τους ορίζοντες γεγονότων των μαύρων τρυπών».
