Για μεγάλο χρονικό διάστημα, φαινόταν ότι μυστηριώδεις μαύρες τρύπες υπήρχαν αποκλειστικά στο μυαλό των θεωρητικών φυσικών. Τώρα, χάρη στα επιτεύγματα της σύγχρονης επιστήμης, έχει καταστεί σαφές: υπάρχουν πραγματικά. Στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, τα κύματα βαρύτητας ταλαντώθηκαν για πρώτη φορά στο διάστημα στον ανιχνευτή LIGO της Αμερικής. Η απόδειξη των κυματισμών του χωροχρόνου, που προέβλεπε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879-1955) 100 χρόνια νωρίτερα, είναι ταυτόχρονα μια πειραματική απόδειξη της φυσικής ύπαρξης των μαύρων οπών.
Το πρώτο μετρούμενο σήμα GW150914 προέκυψε από δύο μαύρες τρύπες με 36 και 29 ηλιακές μάζες, οι οποίες κάποτε περιβάλλουν το ένα το άλλο με τη μορφή ενός δυαδικού συστήματος αστεριών, έως ότου τελικά συγχωνεύθηκαν σε ένα αντικείμενο 62 ηλιακών μαζών.
Λίγους μήνες αργότερα, οι ερευνητές κατέγραψαν βαρυτικά κύματα από την πηγή GW151226 από ένα παρόμοιο σύστημα. Αυτά τα γεγονότα συγκλόνισαν τρομερά τη δομή του χωροχρόνου. Και με εντυπωσιακό τρόπο επιβεβαίωσαν την ύπαρξη αυτού του άγνωστου κοσμικού τέρατος.
Αλλά τι είναι γνωστό στον κοινό για τις μαύρες τρύπες; Λίγα μόνο γεγονότα έμαθαν κάποτε σε μαθήματα σχολικής αστρονομίας. Ας προσπαθήσουμε να αντισταθμίσουμε αυτό το κενό γνώσης. Παρουσιάζοντας τα κορυφαία 10 ενδιαφέροντα γεγονότα σχετικά με τις μαύρες τρύπες στο διάστημα.
10. Μπορεί να είναι απείρως μεγάλο
Οι μαύρες τρύπες μεγάλου μεγέθους μπορούν να φτάσουν από 105 έως 1010 ηλιακές μάζες. Δεν είναι ακόμη σαφές πώς προέκυψαν και αναπτύχθηκαν. Οι ερευνητές προτείνουν ότι υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε σχεδόν κάθε κέντρο του γαλαξία.
Η μαύρη τρύπα, που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία, ανήκει επίσης σε αυτήν την κατηγορία με 3,6 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Εάν μια μαύρη τρύπα περιβάλλεται από έναν περιστρεφόμενο δίσκο σκόνης αερίου, τότε το θέμα μπορεί να θερμανθεί και να αρχίσει να λάμπει πολύ έντονα. Τέτοια φαινόμενα ονομάζονται γαλαξίες Seyfert ή κβάζαρ.
9. Είναι μόλις αισθητές
Οι μαύρες τρύπες είναι δύσκολο να βρεθούν επειδή δεν εκπέμπουν φως. Οι διερχόμενες ακτίνες του φωτός αποκλίνουν από την τροχιά τους λόγω της τεράστιας βαρύτητας. Υπάρχουν επίσης μαύρες τρύπες που «κοιμούνται» και ενεργοποιούνται μόνο όταν πλησιάζει η ύλη.
Δεδομένου ότι οι μαύρες τρύπες απορροφούν όλο το φως, όπως κάνουν πολλά αντικείμενα στον ουρανό, οι αστρονόμοι δεν μπορούν να τα προσδιορίσουν άμεσα. Υπάρχουν όμως μερικά πλήκτρα που δείχνουν την παρουσία μιας μαύρης τρύπας.
Από τη μία πλευρά, η ισχυρή βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας προσελκύει τα γύρω αντικείμενα. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν αυτές τις ακανόνιστες κινήσεις για να συμπεράνουν την παρουσία ενός αόρατου τέρατος που κρύβεται κοντά.
Ή τα αντικείμενα μπορούν να περιστρέφονται γύρω από μια μαύρη τρύπα και οι αστρονόμοι μπορούν να αναζητήσουν αστέρια που δεν φαίνεται να κινούνται καθόλου για να βρουν έναν πιθανό υποψήφιο για τον τίτλο της μαύρης τρύπας. Έτσι, οι αστρονόμοι στα τέλη της δεκαετίας του 2000 αναγνώρισαν τον Τοξότη Α ως μαύρη τρύπα.
8. Μαύρες τρύπες - γιγαντιαίες ηλεκτρικές σκούπες
Μερικοί επιστήμονες αποκαλούν γιγαντιαίες συστάδες ύλης σε πολύ μικρό χώρο. Το αναγνωρίζουν επίσης αυτό οι μαύρες τρύπες λειτουργούν σαν μια εξαιρετικά ισχυρή ηλεκτρική σκούπα χώρου.
Προσελκύουν την ύλη και μετά την απορροφούν ανελέητα, σαν ένα σαρκοφάγο φυτό σε βαθύ εξαερισμό. Πιάζουν επίσης αστέρια όταν πέφτουν στη ζώνη έλξης μιας τέτοιας μαύρης τρύπας. Σε αυτήν την περίπτωση, η αστρική ύλη περιστρέφεται γύρω από μια μαύρη τρύπα, θερμαίνεται και λάμπει έντονα πριν εξαφανιστεί σε αυτήν.
Το 2010, οι ερευνητές παρατήρησαν με τηλεσκόπιο πώς μια τεράστια μαύρη τρύπα έσκισε κυριολεκτικά ένα αστέρι.
7. Επηρεάζει το χρόνο
Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ο χρόνος για διαφορετικούς παρατηρητές προχωρά διαφορετικά. Σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος ρέει πιο αργά για ένα κινούμενο σώμα. Δηλαδή, η ταχύτητα του φωτός είναι μια απόλυτη τιμή, που δεν είναι ρεαλιστικό να επιτευχθεί και ο χρόνος είναι πάντα σχετικός.
Κάποτε, ο Αϊνστάιν κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η βαρύτητα εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της καμπυλότητας του χωροχρόνου. Κάλεσε μια τέτοια κανονικότητα τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Σε καμπύλο χωροχρόνο, όλα τα στοιχεία κινούνται κατά μήκος της μικρότερης διαδρομής.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας υποδηλώνει ότι η ταχύτητα του χρόνου εξαρτάται άμεσα από το βαρυτικό πεδίο.
Οι μαύρες τρύπες έχουν τόσο μεγάλη μάζα που λυγίζουν το χωροχρόνο με τέτοιο τρόπο ώστε να εμφανιστεί μια βλάβη χωρίς βάθος. Επομένως, μόλις φτάσουμε εκεί, η επιστροφή είναι ήδη μη ρεαλιστική.
6. Πετάξτε την ύλη στο διάστημα
Οι μαύρες τρύπες είναι επίσης ένα είδος παμφάγα τρώγων, που συχνά δίνουν τη θέση τους. Όταν προσελκύουν τα γύρω αστέρια, οι ισχυρές βαρυτικές και μαγνητικές τους δυνάμεις υπερθερμαίνουν το προσπίπτοντα αέριο και τη σκόνη, προκαλώντας τα να εκπέμπουν ακτινοβολία. Μέρος αυτής της φωτεινής ύλης περιλαμβάνει μια μαύρη τρύπα σε μια περιστρεφόμενη περιοχή που ονομάζεται δίσκος αύξησης.
Ταυτόχρονα, η ύλη που αρχίζει να πέφτει σε μια μαύρη τρύπα δεν παραμένει απαραίτητα εκεί. Οι μαύρες τρύπες μπορεί μερικές φορές να ρίξουν την πτώση της αστρόσκονηςμετατρέποντάς το σε ένα είδος δυνατής ακτινοβολίας.
5. Όχι διοχετεύσεις, αλλά σφαίρες
Στα περισσότερα βιβλία και εγχειρίδια αστρονομίας, οι μαύρες τρύπες εμφανίζονται ως χοάνες. Αυτό συμβαίνει επειδή εμφανίζονται από την άποψη του βαρυτικού φρεατίου. στην πραγματικότητα οι μαύρες τρύπες μοιάζουν με μια σφαίρα στη μορφή τους.
4. Γιατί είναι μαύρο
Παρά το γεγονός ότι η μαύρη τρύπα δεν έχει σημασία, έχει μια επιφάνεια - τον «ορίζοντα γεγονότων». Κατά μία έννοια, αυτός είναι ένας περιοριστής μέσω του οποίου τίποτα δεν μπορεί να διεισδύσει προς τα έξω - ούτε ένα ραδιοφωνικό σήμα, ούτε καν σωματίδια φωτός που περιστρέφονται σε τεράστιες ταχύτητες. Από εδώ ήρθε η λέξη "μαύρο".
3. Οι νόμοι της φυσικής δεν ισχύουν στο κέντρο
Εάν περιστρέφεται μια μαύρη τρύπα, ο ορίζοντας συμβάντος του παραμορφώνεται ελαφρώς. Ωστόσο, ο χωροχρόνος του άμεσου περιβάλλοντός του και η ύλη που υπάρχει εκεί περιστρέφονται μαζί του. Αυτή η περιοχή επιρροής της μαύρης τρύπας ονομάζεται εργοπόσφαιρα και έχει το σχήμα ελλειψοειδούς. Η ύλη, που κάποτε την εισήλθε από έξω, δεν βυθίζεται απαραίτητα απευθείας στην παγίδα χωροχρόνου, αλλά πρώτα περιστρέφεται μαζί της.
2. Δεν είναι μια μαύρη τρύπα σαν τις άλλες
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που προβλέπονται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορούν να έχουν μάζες ίσες με δισεκατομμύρια ήλιους. Αυτά τα διαστημικά τέρατα πιθανότατα κρύβονται στα κέντρα των περισσότερων γαλαξιών.
Ο Γαλαξίας περιέχει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο, γνωστό ως Τοξότης Α, το οποίο είναι περισσότερο από τέσσερα εκατομμύρια φορές πιο ογκώδες από τον Ήλιο μας.
Τα μικροσκοπικά μέλη της οικογένειας των μαύρων τρυπών εξακολουθούν να είναι θεωρητικά. Αυτά τα μικρά ανεμοστρόβιλα του σκότους θα μπορούσαν να ζουν στη ζωή αμέσως μετά το Σύμπαν που δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα μιας μεγάλης έκρηξης, περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, και στη συνέχεια εξατμίστηκε γρήγορα.
Οι αστρονόμοι υποπτεύονται επίσης ότι υπάρχει μια τάξη αντικειμένων στο Σύμπαν που ονομάζεται μεσαίου μεγέθους μαύρες τρύπες, αν και η απόδειξη της ύπαρξής τους εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενη.
1. Άνοιξε από τον John Wheeler
Ο John Archibald Wheeler επινόησε τον όρο «μαύρη τρύπα» το 1967. Πριν από αυτό, ο «πατέρας» της θεωρίας της σχετικότητας ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε ήδη ασχοληθεί με τις μαύρες τρύπες. Κατά τη γνώμη του, οι μαύρες τρύπες είναι χώροι χωροχρόνου που είναι τόσο έντονα λυγισμένοι που το φως δεν μπορεί να περάσει χωρίς να απορροφηθεί.
Το 1982, η πρώτη μεγάλη τρύπα έξω από τον γαλαξία μας ανακαλύφθηκε στο Μεγάλο Μαγγελάνικο Σύννεφο, σε απόσταση περίπου 150.000 ετών φωτός.