Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες;

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας, που τραβήχτηκε τον Απρίλιο του 2019



Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες;

Αν μπορούσατε να συνθλίψετε τη Γη σε μια μπάλα στο μέγεθος ενός μαρμάρου, θα γινόταν μια μαύρη τρύπα. Ποιες είναι αυτές οι μυστηριώδεις οντότητες;

Οι μαύρες τρύπες είναι περίεργα αντικείμενα με πολλές παράξενες ιδιότητες, αλλά τα περισσότερα βιβλία και άρθρα έχουν τονίσει τις εξωτικές πτυχές τους και έχουν κρύψει τη θεμελιωδώς απλή φύση τους.





Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες;

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ένα από τα τρία μόνο πράγματα μπορεί να συμβεί σε ένα αστέρι μόλις καεί από καύσιμο, ανάλογα με τη μάζα του. Ένα αστέρι μικρότερης μάζας από τον Ήλιο καταρρέει μέχρι να σχηματίσει έναν «λευκό νάνο», με ακτίνα μόνο μερικών χιλιάδων χιλιομέτρων. Εάν το αστέρι έχει από μία έως τέσσερις φορές τη μάζα του Ήλιου, μπορεί να παράγει ένα «άστρο νετρονίων», με ακτίνα μόλις λίγων χιλιομέτρων, και ένα τέτοιο αστέρι μπορεί να αναγνωριστεί ως «πάλσαρ». Τα σχετικά λίγα αστέρια με μεγαλύτερη από τέσσερις φορές τη μάζα του Ήλιου δεν μπορούν να αποφύγουν την κατάρρευση εντός των ακτίνων Schwarzschild και να γίνουν μαύρες τρύπες. Έτσι, οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι τα πτώματα των ογκωδών αστέρων.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι πιστεύουν ότι γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας σχηματίστηκαν από ένα μεγάλο νέφος αερίου το οποίο κατέρρευσε και διασπάστηκε σε μεμονωμένα αστέρια. Βλέπουμε τώρα τα αστέρια μαζεμένα πιο σφιχτά στο κέντρο, ή στον πυρήνα. Είναι πιθανό ότι στο ίδιο το κέντρο υπήρχε υπερβολική ύλη για να σχηματιστεί ένα συνηθισμένο αστέρι, ή ότι τα αστέρια που σχηματίστηκαν ήταν τόσο κοντά το ένα στο άλλο που συνενώθηκαν για να σχηματίσουν μια μαύρη τρύπα. Ως εκ τούτου, υποστηρίζεται ότι πραγματικά τεράστιες μαύρες τρύπες, ισοδύναμες με εκατό εκατομμύρια αστέρια όπως ο Ήλιος, θα μπορούσαν να υπάρχουν στο κέντρο ορισμένων γαλαξιών.



Πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας

Τον Απρίλιο του 2019 οι αστρονόμοι τράβηξαν την πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας.

Η εικόνα τραβήχτηκε από το Event Horizon Telescope, μια σειρά ραδιοτηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να συλλαμβάνουν μια εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα απέχει 500 εκατομμύρια τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη.

Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Εάν μια μπάλα πεταχτεί προς τα πάνω από την επιφάνεια της Γης, φτάνει σε ένα ορισμένο ύψος και μετά πέφτει πίσω. Όσο πιο δυνατά πετιέται, τόσο πιο ψηλά ανεβαίνει. Αν πεταχτεί αρκετά δυνατά, τελικά θα έφευγε από την ατμόσφαιρα και θα συνέχιζε. Αλλά αν αυξούσαμε τη δύναμη της βαρύτητας, το αντικείμενο θα έπρεπε να ταξιδεύει όλο και πιο γρήγορα πριν μπορέσει να απελευθερωθεί.



Εάν η Γη συμπιέζονταν στο μέγεθος μιας μπάλας με ακτίνα 9 mm, η βαρύτητα της θα ήταν αρκετή για να αποτρέψει ακόμη και ένα αντικείμενο που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός να διαφύγει. Στην περίπτωση του Ήλιου, η ακτίνα Schwarzschild, όπως είναι γνωστό, θα ήταν λίγο λιγότερο από 3 χιλιόμετρα.

Εάν ακόμη και η φωτεινή ενέργεια δεν ταξιδεύει αρκετά γρήγορα για να διαφύγει (και τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα), τότε κανένα σήμα δεν μπορεί να διαφύγει και το αντικείμενο θα ήταν «μαύρο». Η μόνη ένδειξη της παρουσίας ενός τέτοιου αντικειμένου είναι η έλξη της βαρύτητάς του. Μακριά από την επιφάνεια αυτό είναι ακριβώς το ίδιο σαν να υπήρχε ένα συνηθισμένο αντικείμενο της ίδιας μάζας. Η παρουσία της βαρύτητας σημαίνει ότι τα αντικείμενα μπορούν να πέσουν σε αυτό, και ως εκ τούτου «τρύπα».

Έτσι, μια μαύρη τρύπα είναι ένα αντικείμενο τόσο συμπαγές που η ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνειά της είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.



Πώς μπορούσαμε να δούμε μια μαύρη τρύπα;

Επειδή οι μαύρες τρύπες είναι μικρές και δεν διαφεύγει σήματα από αυτές, μπορεί να φαίνεται αδύνατο να τις βρούμε. Ωστόσο, η δύναμη της βαρύτητας παραμένει, οπότε αν ανιχνεύσουμε τη βαρύτητα όπου δεν υπάρχει ορατή πηγή φωτός, τότε μπορεί να ευθύνεται μια μαύρη τρύπα.

Αυτό το είδος επιχειρημάτων, από μόνο του, δεν είναι πολύ πειστικό, και γι' αυτό πρέπει να αναζητήσουμε άλλες ενδείξεις. Εάν υπάρχει άλλο υλικό γύρω από μια μαύρη τρύπα που μπορεί να πέσει μέσα της, τότε θα συμβεί. Υπάρχει τότε μια καλή πιθανότητα καθώς πέφτει να παράγει κάποιο ανιχνεύσιμο σήμα όχι από την ίδια τη μαύρη τρύπα, αλλά ακριβώς έξω από αυτήν.

Τα πράγματα είναι μάλλον διαφορετικά αν υπάρχει μια τεράστια μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία. Είναι πιθανό εκεί ένα αστέρι να καταπιεί η μαύρη τρύπα. Η έλξη της βαρύτητας σε ένα τέτοιο αστέρι θα είναι τόσο ισχυρή ώστε να το διασπάσει στα συστατικά του άτομα και να τα πετάξει έξω με μεγάλη ταχύτητα προς όλες τις κατευθύνσεις. Μερικά από τα θραύσματα θα πέσουν μέσα στην τρύπα, αυξάνοντας τη μάζα της, ενώ άλλα θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια έκρηξη ραδιοκυμάτων, φωτός και ακτίνων Χ.



Αυτή είναι ακριβώς η συμπεριφορά που παρατηρείται σε γαλαξίες του τύπου που ονομάζονται «Quasars» και μπορεί κάλλιστα να συμβαίνει με πιο ήπιο τρόπο στο κέντρο του δικού μας Γαλαξία.

ώρες σε 6 μήνες

Αστρονόμοι από το Βασιλικό Αστεροσκοπείο ήταν μέρος μιας ομάδας που διαπίστωσε ότι ο γαλαξίας NGC 4151 περιέχει περίπου 1000 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, συγκεντρωμένος σε μια πυρηνική περιοχή της οποίας η διάμετρος δεν είναι μεγαλύτερη από 4000 φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Η πιο εύλογη εξήγηση προς το παρόν είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος αυτής της μάζας βρίσκεται σε μια μαύρη τρύπα στο κέντρο.

Στίβεν Χόκινγκ

Τα περισσότερα από αυτά που γνωρίζουμε για τις μαύρες τρύπες σήμερα είναι εξαιτίας του Stephen Hawking. Ο διάσημος επιστήμονας χρησιμοποίησε τη θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν για να δημιουργήσει μια πιο στέρεη θεωρητική μαθηματική υποστήριξη στη θεωρία της μαύρης τρύπας. Ο Χόκινγκ πέθανε στις 14 Μαρτίου 2018, αλλά ο αντίκτυπός του στην επιστήμη και στην κατανόησή μας για τις μαύρες τρύπες είναι τεράστιος.

Το Βασιλικό Αστεροσκοπείο είναι ανοιχτό καθημερινά από τις 10 π.μ

Κλείσε εισιτήρια