Μαύρη Τρύπα: Βρέθηκε η κοντινότερη στη Γη

Το τηλεσκόπιο MPG/ESO 2.2-metre με φόντο τον Milky Way, με το οποίο ανακαλύφτηκε η κοντινότερη μαύρη τρύπα
Το τηλεσκόπιο MPG/ESO 2.2-metre με το οποίο ανακαλύφτηκε η μαύρη τρύπα                                                                                            Πηγή εικόνας: eso.org Credit: H. Stockebrand/ESO

Σε αυτό το άρθρο θα αναλύσουμε την ανακάλυψη της πιο κοντινής στη Γη μαύρης τρύπας που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα. Αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται 1000 έτη φωτός μακριά από εμάς. Η παρατήρηση της έγινε με το τηλεσκόπιο MPG/ESO 2.2-metre του ESO (European Southern Observatory) στο   La Silla Observatory στη Χιλή. Μέχρι και πριν από αυτή την ανακάλυψη, η πιο κοντινή ήταν 3.500 έτη φωτός μακριά και είχε ανακαλυφθεί το 1917. Οι μαύρες τρύπες προβλέπονται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Einstein. Επίσης, ο γνωστός φυσικός Stephen Hawking και o θεωρητικός φυσικός, επίτιμος καθηγητής στo Caltech, Kip Thorne,  ο οποίος ήταν και σύμβουλος στην ταινία Interstellar, ασχολήθηκαν εκτεταμένα με αυτές.

Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Τι γνωρίζουμε για τις μαύρες τρύπες; Ο Albert Einstein προέβλεψε την ύπαρξη τους στη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η βαρύτητα είναι το τύλιγμα του χωροχρόνου. Ογκώδη αντικείμενα, όπως μια μαύρη τρύπα, δημιουργούν ένα είδος βαθουλώματος ή πηγαδιού στο κοσμικό ύφασμα, δηλαδή στον χωροχρόνο, στο οποίο πέφτουν μέσα διερχόμενα σώματα επειδή ακολουθούν καμπύλες γραμμές. Η Γενική Σχετικότητα κάνει συγκεκριμένες προβλέψεις για το τύλιγμα του χωροχρόνου. Για παράδειγμα, η θεωρία υποθέτει ότι οι μαύρες τρύπες υπάρχουν και έχουν έναν ορίζοντα γεγονότων, δηλαδή ένα σημείο χωρίς επιστροφή, πέρα από το οποίο δεν μπορεί να δραπετεύσει τίποτα, ούτε το φως. Ο ορίζοντας των γεγονότων είναι σχεδόν κυκλικός και το μέγεθος του είναι προβλέψιμο και εξαρτάται από τη μάζα της μαύρης τρύπας.

μαύρη τρύπα απορροφάει άστρο
Καλλιτεχνική απεικόνιση: Μια μαύρη τρύπα που “τρέφεται” από το κοντινό της άστρο
Πηγή εικόνας: eso.org Credit: ESO/L. Calçada

Πώς ανακαλύπτουμε μια μαύρη τρύπα; Αν και οι μαύρες τρύπες είναι μαύρες , καθώς ούτε το φως μπορεί να τους ξεφύγει,δεν είναι απαραίτητα αόρατες. Υπάρχουν δύο τρόποι να τις εντοπίσουμε. Ο πρώτος τρόπος είναι μέσω της βαρυτικής τους επιρροής. Για παράδειγμα, στο κέντρο του Γαλαξία μας, υπάρχει ένα “άδειο” σημείο γύρω από το οποίο κινούνται όλα τα άστρα, όπως θα έκαναν αν υπήρχε μια συμπαγής μάζα. Εκεί, υπάρχει μια μαύρη τρύπα. Ο δεύτερος τρόπος είναι παρατηρώντας ύλη να πέφτει μέσα σε αυτή. Καθώς η ύλη πέφτει μέσα, εγκαθίσταται σε έναν δίσκο γύρω από την μαύρη τρύπα ο οποίος μπορεί να γίνει πολύ θερμός. Ένα μέρος της ενέργειας που ελευθερώνεται, μετατρέπεται σε φως, το οποίο μπορούμε να δούμε ,για παράδειγμα, με ακτίνες Χ. Η πρώτη που ανακαλύφτηκε με ακτίνες Χ ήταν η Cygnus X-1, το 1972. To 2019  είχαμε την πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας.

Μια απρόσμενη ανακάλυψη 

αστέρια γύρω από μαύρη τρύπα
Καλλιτεχνική απεικόνιση δύο άστρων που κινούνται γύρω από μαύρη τρύπα                                                                                                 Πηγή εικόνας: eso.org  Credit: ESO/L. Calçada

Πώς ανακαλύφθηκε η κοντινότερη μαύρη τρύπα στη Γη; Οι επιστήμονες παρατηρούσαν αρχικά ένα αστρικό σύστημα, το HR 6819, για αρκετούς μήνες, το 2004. Ωστόσο, πέρυσι έγινε μια ανακοίνωση ανακάλυψης μαύρης τρύπας σε ένα παρόμοιο αστρικό σύστημα, το LB-1, που τους έκανε να επανεξετάσουν τα δεδομένα που είχαν.  Ο Thomas Rivinus από το ESO,  είπε: “Αρχικά πιστεύαμε ότι το HR 6819 ήταν ένα δυαδικό σύστημα. Όταν κοιτάξαμε καλύτερα, είδαμε ότι δεν ήταν δυαδικό, αλλά στην πραγματικότητα ήταν τρία (αντικείμενα)”. Το HR 6819 βρίσκεται στον αστερισμό Telescopium. Ένα από τα δύο άστρα του συστήματος ανακαλύφθηκε ότι περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από ένα αθέατο αντικείμενο, κάθε 40 ημέρες. Προσεχτικότερη επιθεώρηση έδειξε ότι είναι μια μαύρη τρύπα με μάζα 4,2 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Ένα άστρο ίδιας μάζας θα ήταν αρκετά λαμπρό ώστε να φαίνεται. Άρα, μια μαύρη τρύπα είναι η πιο πιθανή εξήγηση.

Πώς δημιουργήθηκε και γιατί είναι σημαντική ανακάλυψη; Η ομάδα των ερευνητών πιστεύει ότι αυτή η μαύρη τρύπα είναι αποτέλεσμα της έκρηξης ενός άστρου supernova, πριν από εκατομμύρια χρόνια. Μέχρι τώρα, δεν είχε γίνει αντιληπτή επειδή δεν τρέφεται από το άστρο-συνοδό της, σε αντίθεση με άλλα δυαδικά συστήματα που αποτελούνται από μαύρες τρύπες και άστρα τα οποία εκπέμπουν και ακτίνες Χ. Οι αστρονόμοι έχουν βρει μόνο μερικές δωδεκάδες τέτοιων δυαδικών συστημάτων ακτίνων Χ ανάμεσα στα εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξίας μας. Όμως η ανακάλυψη της συγκεκριμένης μαύρης τρύπας στο σύστημα HR 6819 σημαίνει ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι πιο συνηθισμένο φαινόμενο από ότι πιστεύαμε μέχρι σήμερα. Πιθανόν να υπάρχουν πολλές ακόμα που περιμένουν να ανακαλυφθούν.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

άστρο και μαύρη τρύπα
Καλλιτεχνική απεικόνιση της γιγάντιας μαύρη τρύπας και του άστρου-συνοδού της,  δυαδικό σύστημα LB-1                                      Πηγή εικόνας: engadget.cοm Image credit: YU Jingchuan, Beijing Planetarium, 2019

Νέα δεδομένα για τις μαύρες τρύπες

Η ύπαρξη μαύρης τρύπας στο αστρικό σύστημα HR 6819 έχει μερικές ενδιαφέρουσες επιπτώσεις.  Συγκεκριμένα, τα supernovas συνήθως δίνουν μια”κλωτσιά”  σε κοντινά άστρα, που πιθανώς διαταράσσει τις τροχιές τους και τα εκσφενδονίζει στο διαστρικό Διάστημα, μια αρκετά άδεια περιοχή του Διαστήματος. Ο Rivinus εξηγεί: ” Το γεγονός ότι αυτό το τριπλό σύστημα υπάρχει ακόμα, μας λέει ότι δεν υπήρξε δυνατή “κλωτσιά”, αν υπήρξε. Αυτό είναι κάτι καινούργιο που μαθαίνουμε για τα supernovas, ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να σχηματιστούν χωρίς “κλωτσιές” “. Επιπλέον,  το HR 6819 θα μας παρέχει μερικά δελεαστικά στοιχεία ως προς το πώς σχηματίζονται τα δυαδικά συστήματα  με μαύρες τρύπες δημιουργώντας βαρυτικά κύματα. Τέτοια συστήματα, είτε αποτελούνται από δύο μαύρες τρύπες, είτε από μια μαύρη τρύπα και έναν αστέρα νετρονίων, είναι γνωστό ότι παράγουν βαρυτικά κύματα όταν συγχωνεύονται. Αλλά το πώς δημιουργήθηκαν πριν συγχωνευτούν είναι ένα έντονο πεδίο αντιπαράθεσης στην Αστροφυσική. “Είναι πραγματικά άγνωστο. Δεν υπάρχουν ακόμα ξεκάθαρες ενδείξεις ποιος είναι ακριβώς ο τρόπος σχηματισμού τους”, αναφέρει η Laura Nuttal του University of Portsmouth.

Συμπεράσματα

Αν και κατά πάσα πιθανότητα το αντικείμενο που ανακαλύφτηκε είναι μαύρη τρύπα αλλά αυτό δεν είναι 100% σίγουρο. Ας δούμε τι λένε για αυτό το θέμα μερικοί επιστήμονες . O Kareem El-Badry του University of California δήλωσε: “Νομίζω ότι είναι συνετό να πούμε ότι είναι πιθανώς μια μαύρη τρύπα. Αλλά υπάρχει κάποια αβεβαιότητα”.  Ο Edward van den Heuvel του University of Amsterdam ανέφερε την πιθανότητα το αντικείμενο αυτό να μην είναι μαύρη τρύπα μάζας 4,2 ηλιακών μαζών, αλλά δύο άστρα 2,1 ηλιακών μαζών που περιστρέφονται πολύ κοντά το ένα γύρω από το άλλο. Επίσης, συμπλήρωσε:”Αν αυτό το αντικείμενο αρχίσει να εκπέμπει ακτίνες Χ κάποια στιγμή, θα είμαστε σίγουροι ότι είναι μαύρη τρύπα. Αλλά αν δεν το κάνει ποτέ αυτό, τότε το πρόβλημα παραμένει: Είναι μια μαύρη τρύπα ή θα μπορούσε να είναι ένα δυαδικό αστρικό σύστημα;” Ο Rivinus ωστόσο πιστεύει ότι ένα τέτοιο τετραπλό σύστημα θα ήταν αισθητό στο φως που εκπέμπει το HR 6819. Τελικά, θα χρειαστεί περισσότερη μελέτη του συστήματος με περισσότερα τηλεσκόπια για να απαντηθούν αυτά τα ερωτήματα.

 

Πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το άρθρο:

scientificamerican.com

discovermagazine.com

eso.org

chandra.harvard.edu

space.com

sciencenewsforstudents.org


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Παναγιώτα Μπαμπουρδά

Έχω σπουδάσει στο τμήμα Μαθηματικών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Ασχολούμαι με την δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Στον ελεύθερο μου χρόνο μου αρέσει να ζωγραφίζω,να χορεύω tango και latin χορούς, να βγάζω φωτογραφίες, να διαβάζω λογοτεχνία και να βλέπω ταινίες. Με ενδιαφέρουν πολύ η Αστρονομία και η Αστροφυσική.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;