Οι φυσικοί βιώνουν αυτήν τη στιγμή μια χρυσή εποχή νέων γνώσεων για τις μαύρες τρύπες. Από το 2015, οι ερευνητές μπόρεσαν να λαμβάνουν σήματα απευθείας από μαύρες τρύπες χρησιμοποιώντας παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων με συμβολόμετρο λέιζερ (ΛΙΓΟ), ενώ παρατηρητήρια όπως π.χ το τηλεσκόπιο Event Horizon (EHT), λάβετε τις πρώτες εικόνες σκιές μιας μαύρης τρύπας. Η φετινή χρονιά δεν αποτέλεσε εξαίρεση, με μια νέα σοδειά συναρπαστικών και μοναδικών αποτελεσμάτων που διευρύνουν τους ορίζοντες της γνώσης μας για τις μαύρες τρύπες. Εδώ ρίχνουμε μια ματιά σε μερικές από τις πιο εντυπωσιακές ανακαλύψεις του 2020.
Σαν να επιβεβαιώσουμε ότι το 2020 ήταν η χρονιά της έρευνας για τις μαύρες τρύπες, το κύριο επίτευγμα της επιστήμης είναι βραβείο Νόμπελ - απονεμήθηκε τον Οκτώβριο σε τρεις φυσικούς των οποίων τα έργα ρίχνουν φως στη ζωή αυτών των μυστηριωδών διαστημικών αντικειμένων.
Ο Roger Penrose του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο έλαβε το μισό βραβείο «για την ανακάλυψη ότι ο σχηματισμός μαύρης τρύπας είναι μια ισχυρή πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας», ενώ ο Andrea Guez από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες και ο Reinhard Hansel του Πανεπιστημίου της Βόννης και το Ινστιτούτο Εξωγήινης Φυσικής Max Planck στη Γερμανία μοιράστηκαν το άλλο μισό "για την ανακάλυψη ενός υπερμεγέθους συμπαγούς αντικειμένου στο κέντρο του γαλαξία μας", ανέφερε σε δήλωση η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών. Η Andrea Guez είναι μόνο η τέταρτη γυναίκα που κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής, μετά τη Marie Curie το 1903, τη Maria Heppert-Mayer το 1963 και τη Donna Strickland το 2018.
ΛΙΓΟ και το αντίστοιχο ευρωπαϊκό Παρθένος παρατηρήστε μαύρες τρύπες μέσω βαρυτικών κυμάτων στο ύφασμα του χωροχρόνου, που σχηματίζονται όταν ταλαντώνονται τεράστια αντικείμενα.
Αρκετές εντυπωσιακές ανακαλύψεις έχουν ήδη γίνει στις εγκαταστάσεις. Αλλά τον Μάιο, η συνεργασία ανακοίνωσε ότι είχε ανακαλύψει τη μεγαλύτερη σύγκρουση με μια μαύρη τρύπα στην ιστορία. Το ένα από αυτά είναι 85 φορές μεγαλύτερο από τη μάζα του Ήλιου και το άλλο 66 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου.Όταν συγκρούονται μεταξύ τους σχηματίζουν μια μαύρη τρύπα, η μάζα της οποίας υπερβαίνει τη μάζα του Ήλιου 142 φορές. Εκτός από το ότι σημείωσε ρεκόρ, το εύρημα ήταν το πρώτο στη λεγόμενη «απαγορευμένη» ζώνη μαύρων τρυπών μέσης μάζας. Αν και οι αστρονόμοι έχουν δει μικρές μαύρες τρύπες στο μέγεθος του Ήλιου μας και γνωρίζουν ότι κολοσσιαίες, εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, υπάρχουν στα κέντρα των γαλαξιών, κανείς δεν έχει βρει προηγουμένως στοιχεία για μαύρες τρύπες σε αυτό το μεσαίο φάσμα. Το πώς ακριβώς σχηματίστηκαν παραμένει ένα μυστήριο που οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να λύσουν.
Λίγο μετά Μεγάλη έκρηξη Το σύμπαν διαποτίστηκε από καυτή και ταραγμένη ακτινοβολία. Σε ορισμένες περιοχές, η ενέργεια ήταν αρκετά πυκνή ώστε θεωρητικά να καταρρεύσει από μόνη της για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα.
Αν και οι φυσικοί ακόμα δεν γνωρίζουν αν υπάρχουν αρχέγονες μαύρες τρύπες (PCD), τον τελευταίο καιρό σκέφτονταν τι θα γινόταν αν υπήρχαν. Αρκετές εργασίες, συμπεριλαμβανομένου ενός που δημοσιεύθηκε τον Νοέμβριο, έχουν προτείνει ότι αυτές οι μαύρες τρύπες, μερικές από τις οποίες θα είναι μικρότερες από αυτές που σχηματίζονται από αστέρια που πεθαίνουν, θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποτελούν σκοτεινή ύλη, μια άγνωστη ουσία που ασκεί βαρυτική επίδραση σε ολόκληρο το σύμπαν. Τα επόμενα χρόνια διεξάγονται πειράματα για την αναζήτηση PCD, τα οποία είτε θα επιβεβαιώσουν είτε θα διαψεύσουν την ύπαρξή τους.
Τι θα γινόταν αν παίρνατε τις απίστευτα τεράστιες μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών και τις μεγεθύνατε κατά 11; Αυτό πρότειναν οι ερευνητές σε ένα άρθρο του Σεπτεμβρίου που συζητούσε την πιθανότητα «απίστευτα μεγάλων μαύρων τρυπών» (ΠΛΑΚΕΣ).
Αυτά τα αντικείμενα θα ζυγίζουν τουλάχιστον 1 τρισεκατομμύριο φορές τη μάζα του Ήλιου, 10 φορές περισσότερο από τη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που είναι γνωστή αυτή τη στιγμή, το τέρας 66 δισεκατομμυρίων ηλιακής μάζας που ονομάζεται TON 618. Μερικές από τις SLAB μπορεί να σχηματίστηκαν στο πρώιμο σύμπαν, δημιουργώντας μια άλλη κατηγορία αρχέγονων μαύρων οπών, που σημαίνει ότι μπορούσαμε να δούμε το αποτύπωμά τους στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων όταν το σύμπαν μας ήταν μόλις 380 ετών. Άλλοι θα μπορούσαν να ανιχνευθούν κοιτάζοντας πώς λυγίζουν το φως μακρινών αστεριών, αν τύχει να βρεθεί μια πλάκα μεταξύ μας. Αυτή η ιδέα παραμένει ακόμα υποθετική, αλλά προσελκύει αυξημένη προσοχή.
Τα περισσότερα από τα ζεύγη μαύρων οπών που ανιχνεύθηκαν από τα όργανα LIGO και Virgo έχουν περίπου την ίδια μάζα. Αλλά τον Απρίλιο, η συνεργασία ανακοίνωσε ότι παρακολουθεί η πιο ασύμμετρη καταστροφή.
Τα αντικείμενα που συγκρούστηκαν σε απόσταση περίπου 2,4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από εμάς είχαν μάζα περίπου 8 και 30 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου μας, αντίστοιχα. Ένα τέτοιο απροσδόκητο γεγονός θεωρήθηκε αρκετά σπάνιο ώστε οι εγκαταστάσεις βαρυτικών κυμάτων να μην το αντιλαμβάνονταν μετά από λίγα μόνο χρόνια. Η ανακάλυψη αμφισβητεί αυτές τις υποθέσεις και ωθεί τους ερευνητές να εξετάσουν την πιθανότητα ιεραρχικών συγχωνεύσεων, κατά τις οποίες μια μαύρη τρύπα συγκρούεται με μια άλλη και στη συνέχεια το προκύπτον υπόλειμμα συγχωνεύεται με μια άλλη μαύρη τρύπα.
Όταν ένα τεράστιο αντικείμενο πλησιάζει μια μαύρη τρύπα σε μια ορισμένη απόσταση, οι ακραίες βαρυτικές δυνάμεις που υπάρχουν εκεί μπορούν να σχίσουν το αντικείμενο σε μακριές λωρίδες υλικού που διασκορπίζονται παντού.
Αυτή η διαδικασία, στην καθομιλουμένη ονομάζεται μακαρονάδα, παρατηρήθηκε σπάνια επειδή οι περισσότερες μαύρες τρύπες περιβάλλονται από ένα σκοτεινό νέφος αερίου και σκόνης. Όμως τον Οκτώβριο, αστρονόμοι από το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο κατάφεραν να τραβήξουν μια φωτογραφία Σπαγγέτιση του αστεριού με πρωτοφανή λεπτομέρεια χρησιμοποιώντας τόσο το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο όσο και το Τηλεσκόπιο Νέας Τεχνολογίας. Αυτό το γεγονός, γνωστό ως AT 2019 Qiz, θα δώσει στους ερευνητές μια εικόνα για τέτοια φαινόμενα και θα τους βοηθήσει να κατανοήσουν καλύτερα τη βαρύτητα σε ακραίες συνθήκες.
Κανείς δεν θέλει να πλησιάσει πολύ μια μαύρη τρύπα. Ευτυχώς, ο κοσμικός Pac-Man εντοπίστηκε τον Μάιο σε τροχιά γύρω από ένα ζευγάρι συντρόφων άστρων γνωστά ως H.R. 6819, βρίσκεται σε αστρονομικά ασφαλή απόσταση από τους συνεργάτες της.
Η νέα μαύρη τρύπα κρύβεται 1000 έτη φωτός από τη Γη στον νότιο αστερισμό Τηλεσκόπιο, τρεις φορές πιο κοντά από τον προηγούμενο κάτοχο του ρεκόρ. Οι αστρονόμοι δεν μπορούν να παρατηρήσουν άμεσα την ίδια τη μαύρη τρύπα, αλλά μπόρεσαν να συμπεράνουν την παρουσία της με βάση το πώς επηρεάζει βαρυτικά δύο άλλα αντικείμενα στο σύστημα. Οι παρατηρητές στο νότιο ημισφαίριο μπορούν να δουν τα αστέρια στο σύστημα HR 6819 με γυμνό μάτι κοιτάζοντας έναν χάρτη αστέρων και κοιτάζοντας στον αστερισμό Τηλεσκόπιο, κοντά στα σύνορα με τον αστερισμό Πάβο.
Για να σχηματιστεί μια μαύρη τρύπα, η ύλη και η ενέργεια πρέπει να καταρρεύσουν σε ένα μικροσκοπικό σημείο άπειρης πυκνότητας. Δεδομένου ότι τέτοιες άπειρες θα έπρεπε να είναι φυσικά αδύνατες, οι θεωρητικοί έχουν από καιρό αναζητήσει έναν τρόπο να παρακάμψουν ένα τόσο παράξενο αποτέλεσμα.
Σύμφωνα με τη θεωρία χορδών, η οποία αντικαθιστά όλα τα σωματίδια και τις δυνάμεις με υποατομικές, δονούμενες χορδές, οι μαύρες τρύπες μπορεί να αποδειχθούν κάτι ακόμα πιο περίεργο - ένα κουβάρι θεμελιωδών χορδών, όπως το ασαφές νήμα. Τον Οκτώβριο, μια μελέτη έδειξε ότι εάν τα άτομα σε αστέρια νετρονίων, ένα είδος αστρικού υπολείμματος που δεν είναι αρκετά πυκνό για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα, ήταν στην πραγματικότητα μια δέσμη χορδών, τότε η συμπίεση αυτών των χορδών μεταξύ τους δεν θα σχηματίσει στην πραγματικότητα μια μαύρη τρύπα, αλλά αφράτη μπάλα—που θα ήταν παρόμοια με την προαναφερθείσα μπάλα νήματος. Η περίεργη ιδέα δεν έχει ακόμη υλοποιηθεί πλήρως, αλλά είναι μια από τις πιθανές εναλλακτικές λύσεις για να δουλέψεις με το άπειρο.
Σύμφωνα με τους φυσικούς, κάθε μαύρη τρύπα θα πρέπει να περιβάλλεται από τα λεγόμενα ορίζοντας γεγονότων - ένα όριο από το οποίο, έχοντας πέσει, δεν θα βγεις ποτέ. Ωστόσο, από τότε που υποβλήθηκαν για πρώτη φορά οι μαύρες τρύπες, οι ερευνητές αμφισβήτησαν εάν ένας ορίζοντας γεγονότων είναι απολύτως απαραίτητος.
Μπορεί να υπάρξει μια μαύρη τρύπα χωρίς αυτήν, τα λεγόμενα «γυμνή» μαύρη τρύπα? Αυτό μπορεί να είναι επικίνδυνο επειδή οι γνωστοί νόμοι της φυσικής παραβιάζονται μέσα στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας και μια γυμνή μαύρη τρύπα δεν μπορεί να παρέχει την προστασία αυτού του φραγμού. Ενώ οι περισσότεροι θεωρητικοί πιστεύουν ότι το γυμνό είναι απαγορευτικό για τις μαύρες τρύπες, μια εφημερίδα του Νοεμβρίου ανέφερε ότι υπάρχει τρόπος να το ελέγξουμε με βεβαιότητα. Το κόλπο είναι να αναζητήσετε διαφορές στους δίσκους προσαύξησης ή στους δακτυλίους αερίου και σκόνης που σχηματίζονται από την τροφοδοσία της μαύρης τρύπας, κάτι που μπορεί να υποδεικνύει μια ορατή διαφορά μεταξύ γυμνών και κανονικών μαύρων τρυπών.
Τα Χριστούγεννα ήρθαν νωρίς φέτος για τους επιστήμονες της μαύρης τρύπας. Τον Οκτώβριο, η κοινότητα παρατηρητών LIGO και η ευρωπαϊκή ομόλογή της Virgo κυκλοφόρησαν έναν μεγάλο νέο κατάλογο δεκάδες σήματα βαρυτικών κυμάτων, που ανακαλύφθηκε την περίοδο από τον Απρίλιο έως τον Σεπτέμβριο του 2019.
Τα 39 γεγονότα περιελάμβαναν μια σειρά από ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις, όπως μια τεράστια συγχώνευση μαύρης τρύπας που οδήγησε σε ένα κατάλοιπο με τη μάζα των 142 Ήλιων, ένα εξαιρετικά μονόπλευρο γεγονός με μάζες αντικειμένων μεγαλύτερες από τον Ήλιο και ένα μυστηριώδες αντικείμενο που εμφανίστηκε να είναι είτε μια μικρή μαύρη τρύπα είτε ένα μεγάλο αστέρι νετρονίων. Οι ερευνητές ενθουσιάστηκαν από τα δεδομένα, τα οποία έδειξαν ότι τα αντικείμενα λαμβάνουν κατά μέσο όρο ένα νέο σήμα κάθε πέντε ημέρες και σχεδιάζουν να το χρησιμοποιήσουν για να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά και τη συχνότητα των συγχωνεύσεων μαύρης τρύπας.
Διαβάστε επίσης:
Αφήστε μια απάντηση