Η κατανόησή μας για τις μαύρες τρύπες έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου

(MENAFN– Συζήτηση)

Ο Albert Einstein χρειάστηκε 10 χρόνια για να βρει τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας, αλλά ο Γερμανός αστροφυσικός Karl Schwarzschild χρειάστηκε μόνο μερικούς μήνες για να τις λύσει. Η λύση του Schwarzschild περιγράφει τη βαρύτητα ενός απομονωμένου, σφαιρικού και αμετάβλητου αντικειμένου -μιας μυστηριώδους μαύρης τρύπας- αλλά δεν ήταν κατανοητή για πολλά χρόνια.

Οι μαύρες τρύπες έχουν βοηθήσει να εξηγηθούν νέες αστρονομικές ανακαλύψεις και έχουν γίνει ουσιαστικά συστατικά της αστροφυσικής. Η επιστήμη θεωρούσε τις μαύρες τρύπες ως αφαίρεση μέχρι τη δεκαετία του 1960. Η πρόσφατη πειραματική ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων άλλαξε την κατανόησή μας για το τι είναι οι μαύρες τρύπες.

Διαβάστε περισσότερα: Μια σύντομη ιστορία των μαύρων τρυπών

Το 2016, η συνεργασία LIGO-Virgo ανίχνευσε βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, ανοίγοντας μια νέα εποχή της αστρονομίας που γιορτάζεται με το Νόμπελ Φυσικής 2017.

Το 2019, το τηλεσκόπιο Event Horizon κυκλοφόρησε μια εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στον κοντινό γαλαξία M87. Το επόμενο έτος, το Νόμπελ Φυσικής αναγνώρισε τις πρωτοποριακές θεωρητικές μελέτες του Roger Penrose για τη μαύρη τρύπα και τις παρατηρητικές μελέτες από τους Andrea Geis και Reinhard Genzel.

Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Η ιδέα ενός αντανακλαστικού μαύρης τρύπας στη δημοφιλή επιστήμη εξαρτάται από την ιδέα του ορίζοντα γεγονότων – αυτή είναι η στιγμή που η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός. Ό,τι πέφτει στον ορίζοντα γεγονότων χάνεται για πάντα.

Η ακτίνα Schwarzschild είναι η ακτίνα του ορίζοντα γεγονότων και είναι ανάλογη με τη μάζα της μαύρης τρύπας. Αλλά ο ορισμός του Schwarzschild έχει ένα δίλημμα: απαιτεί να γνωρίζουμε ότι τίποτα δεν θα βγει από μια μαύρη τρύπα. Αυτό σημαίνει ότι η μαύρη τρύπα πρέπει να παρακολουθείται για πάντα για να διαπιστωθεί ότι τίποτα δεν βγαίνει από αυτήν. Στην πράξη, αυτό είναι αδύνατο.

READ  Κρούσματα γρίπης των πτηνών στα σύνορα του East Staffordshire

Μια άλλη μαθηματική λύση στις εξισώσεις του Αϊνστάιν περιγράφει το σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας μέσω της κατάρρευσης ενός σφαιρικού περιβλήματος φωτός. Ο ορίζοντας γεγονότων σχηματίζεται στο κέντρο του, επεκτείνεται προς τα έξω και συναντά το κέλυφος του φωτός που πέφτει στην ακτίνα Schwarzschild όπου σταματάει – et al! Σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα.

νέες μαύρες τρύπες

Καμία μαύρη τρύπα δεν είναι εντελώς απομονωμένη ή αμετάβλητη. Οι μαύρες τρύπες του πραγματικού κόσμου περιβάλλονται από περιστρεφόμενους δίσκους, αστρικούς ανέμους και σκοτεινή ύλη, τα οποία παράγουν παρεμβαλλόμενη ύλη που αυξάνει τη μάζα τους.

Διαβάστε περισσότερα: Κόψτε την περιστροφή των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών

Οι μαύρες τρύπες υπάρχουν συχνά σε ζεύγη, που πλησιάζουν όλο και πιο κοντά μεταξύ τους και εκπέμπουν βαρυτικά κύματα μέχρι να συγχωνευθούν σε μια μεγαλύτερη μαύρη τρύπα και ο ορίζοντας αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, δραματικά καθώς συγχωνεύονται.




(NASA)

Τα βαρυτικά κύματα LIGO/Virgo του 2016 προκλήθηκαν από την εκπληκτική συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών. Μέχρι τη στιγμή που αυτά τα κύματα έφτασαν στη Γη, ήταν πιο αδύναμα από τον θόρυβο του περιβάλλοντος και μπορούσαν να προσδιοριστούν μόνο με την αντιστοίχιση θεωρητικών προτύπων του προβλεπόμενου σήματος με τα δεδομένα.

Μεγάλα σύνολα προτύπων δημιουργούνται σε προσομοιώσεις υπολογιστή που προφανώς δεν μπορούν να λειτουργούν για πάντα, όπως θα ήταν απαραίτητο εάν μια μαύρη τρύπα παρουσίαζε έναν αιώνιο ορίζοντα γεγονότων. Αντίθετα, η προσομοίωση χρησιμοποιεί τον εικονικό ορίζοντα, ο οποίος έχει ένα χαρακτηριστικό που κανείς δεν μπορεί να ξεφύγει τώρα.

Οι φαινομενικοί ορίζοντες έχουν παίξει κρίσιμο ρόλο στη νεογέννητη αστρονομία των βαρυτικών κυμάτων, αλλά είναι εκπληκτικά ελάχιστα γνωστοί.

READ  Πετάξτε με στο φεγγάρι, για τα ψάρια και τα τσιπ!

Οι μαύρες τρύπες αλλάζουν επειδή ζουν σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν. Ο θεωρητικός φυσικός Stephen Hawking προέβλεψε ότι όλες οι μαύρες τρύπες ακτινοβολούν ενέργεια λόγω της κβαντικής μηχανικής, προκαλώντας τη συστολή τους. Αν και παραμελήθηκε για πρακτικούς σκοπούς, αυτή η ακτινοβολία είναι καταρχήν αναπόφευκτη.

Διαβάστε περισσότερα: Πειράματα ανιχνεύουν ταυτόχρονα βαρυτικά κύματα — και βοηθούν στο άνοιγμα μιας νέας εποχής της αστρονομίας

νέες κατανοήσεις

Η κατανόησή μας για τις μαύρες τρύπες εξαρτάται από τον μαθηματικό ορισμό του ορίζοντα. Ο φαινομενικός ορίζοντας καθορίζεται από τη συμπεριφορά των ακτίνων φωτός στην περιοχή του: οι ακτίνες δεν μπορούν να διαφύγουν (και δεδομένου ότι τίποτα δεν κινείται πιο γρήγορα από το φως, τίποτα δεν διαφεύγει) προς το παρόν.

Αλλά το πώς συμπεριφέρονται οι ακτίνες φωτός εξαρτάται από τον παρατηρητή που τις περιγράφει χρησιμοποιώντας μαθηματικές προσομοιώσεις. Δεδομένου ότι ο χρόνος και ο τόπος, στη σχετικότητα, εξαρτώνται από τον παρατηρητή, η θέση στην οποία σταματούν οι ακτίνες και ο τρέχων χρόνος διαφέρει για διαφορετικούς παρατηρητές. Άρα, ο ίδιος ο φαινομενικός ορίζοντας εξαρτάται από τον παρατηρητή.

Η ύπαρξη της ίδιας της μαύρης τρύπας εξαρτήθηκε από τον παρατηρητή, ενώ ο αρχαίος ορίζοντας γεγονότων ήταν παγκόσμιος.

Τα μαθηματικά που εκφράζουν την έννοια μιας νέας μαύρης τρύπας μας λένε ότι, ακόμη και στην περίπτωση του Schwarzschild, υπάρχουν κάποιοι παρατηρητές σύμφωνα με τους οποίους δεν υπάρχει καθαρός ορίζοντας, άρα και μαύρη τρύπα! Ομολογουμένως, αυτές οι αθλητικές οθόνες είναι πολύ τεχνητές. Όλες οι φυσικές παρατηρήσεις (αυτές που συμβαίνουν με την παρατήρηση της πραγματικής συμπεριφοράς μιας μαύρης τρύπας) που αντιλαμβάνονται τη γεωμετρία του Schwarzschild ως σφαιρική, συμφωνούν για την ύπαρξη και τη θέση του φαινομενικού ορίζοντα.

READ  Οι ερευνητές ανακαλύπτουν ένα καβούρι ηλικίας 100 εκατομμυρίων ετών παγιδευμένο μέσα σε κεχριμπάρι

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επιτέλους βαρυτικά κύματα από μαύρες τρύπες, αλλά έπρεπε να αλλάξουν τον τρόπο που τα καταλαβαίνουν. Η ουσία της θεωρίας της μαύρης τρύπας είναι πλέον διαφορετική.

Συνομιλία

MENAFN02122021000199003603ID1103296285

Οροι Χρήσης: Η MENAFN παρέχει τις πληροφορίες “ως έχουν” χωρίς κανενός είδους εγγύηση. Δεν φέρουμε καμία ευθύνη ή ευθύνη για την ακρίβεια των πληροφοριών σε αυτό το άρθρο, το περιεχόμενο, τις εικόνες, τα βίντεο, τις άδειες ή την πληρότητα, τη νομιμότητα ή την αξιοπιστία των πληροφοριών αυτού του άρθρου. Εάν έχετε παράπονα πνευματικών δικαιωμάτων ή ζητήματα που σχετίζονται με αυτό το άρθρο, επικοινωνήστε με τον πάροχο υπηρεσιών σας παραπάνω.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *