Τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από τον συμπλέκτη μιας μαύρης τρύπας - και αυτό αποδεικνύει τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν (ξανά)

Η θεωρία λέει ότι αν πλησιάσεις αρκετά σε μια μαύρη τρύπα, αν περάσεις αυτό που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων, δεν υπάρχει γυρισμός. Τίποτα, ούτε καν το φως μπορεί να ξεφύγει από τον ορίζοντα γεγονότων. Παρόλο που η ύπαρξη τέτοιων οριζόντων γεγονότων είναι απολύτως βέβαιη και ταιριάζουν πολύ στη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, δεν έχουν αποδειχθεί ακόμη — μέχρι τώρα.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ έχουν δοκιμάσει αυτήν την αρχή, δείχνοντας ότι όταν η ύλη ξεπερνά έναν ορίζοντα γεγονότων, απλώς εξαφανίζεται.

Η έρευνά τους βασίστηκε σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, τις γιγάντιες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των περισσότερων (αν όχι όλων) γαλαξιών. Όταν οι επιστήμονες αποκαλούν κάτι "υπερμεγέθη", ξέρετε ότι δεν υπάρχει πλάκα - αυτά τα αντικείμενα έχουν μάζα που κυμαίνεται από εκατοντάδες χιλιάδες έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Ωστόσο, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δεν είναι καθόλου μαύρες τρύπες, αλλά κάτι ακόμα πιο παράξενο:αντικείμενα που κατά κάποιο τρόπο έχουν καταφέρει να ξεφύγουν από τον ορίζοντα γεγονότων.

Προτού καταλάβουμε τι σημαίνει αυτό, ας λερώσουμε τα χέρια μας και ας βυθίσουμε τα δόντια μας σε κάποια βασική φυσική της μαύρης τρύπας.

Σημείο χωρίς επιστροφή

Μια μαύρη τρύπα είναι οποιαδήποτε περιοχή του χωροχρόνου που παρουσιάζει αρκετή βαρυτική έλξη που δεν επιτρέπει σε τίποτα να ξεφύγει από αυτήν. Εντάξει, το γνωρίζουμε κάπως αυτό και είναι αρκετά εύκολο να το κατανοήσουμε, αλλά τι σημαίνει στην πραγματικότητα και πώς σχηματίζονται;

Σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, οποιαδήποτε περιοχή μπορεί να γίνει μαύρη τρύπα, αρκεί να έχει αρκετά συμπαγή μάζα. Ρεαλιστικά όμως, έχουν την ευκαιρία να σχηματιστούν μόνο όταν μια τεράστια βαρυτική μάζα αρχίσει να καταρρέει, όπως συμβαίνει με ορισμένα αστέρια. Βασικά, αφού καταναλωθεί το μεγαλύτερο μέρος του καυσίμου τους, η εσωτερική πίεση δεν είναι αρκετά μεγάλη για να εξουδετερώσει το βαρυτικό πεδίο του ίδιου του άστρου και το αστέρι καταρρέει μόνο του. Εάν ξεκινήσει αυτή η διαδικασία, τίποτα, ούτε μια γνωστή διαδικασία δεν μπορεί να τη σταματήσει. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο ίδιος ο Αϊνστάιν πίστευε ότι οι μαύρες τρύπες δεν θα σχηματίζονταν ως φυσικά αντικείμενα, αν και στη δεκαετία του '60, οι περισσότεροι φυσικοί απομακρύνθηκαν από αυτήν την πεποίθηση.

Όταν σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα, διαμορφώνεται και ο ορίζοντας γεγονότων. Τεχνικά, ο ορίζοντας γεγονότων είναι ένα όριο στον χωροχρόνο μετά το οποίο τα γεγονότα δεν μπορούν να επηρεάσουν έναν παρατηρητή και το αντίστροφο. Βασικά, είναι το σημείο χωρίς επιστροφή:τίποτα δεν μπορεί να περάσει από τον ορίζοντα γεγονότων και να επιστρέψει. Τίποτα.

Στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, υπάρχει αυτό που ονομάζεται ιδιομορφία, ένα σημείο όπου το βαρυτικό πεδίο είναι άπειρο. Διασκεδαστικό γεγονός:σύμφωνα με την τρέχουσα αντίληψή μας για το σύμπαν, πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, ολόκληρο το σύμπαν ήταν μια μοναδικότητα, ένα μόνο σημείο.

Επίδειξη ενός ορίζοντα συμβάντων

Εάν το κεφάλι σας δεν γυρίζει ήδη, είμαστε έτοιμοι. Αυτό που έκαναν οι ερευνητές του Τέξας και του Χάρβαρντ ήταν να δοκιμάσουν την ιδέα μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Αν είναι πράγματι μια μαύρη τρύπα, τότε θα είχε μια ιδιομορφία — αλλά αυτό είναι ένα σημείο, ένα ενιαίο σημείο χωρίς καμία πραγματική επιφάνεια. Εάν η άλλη επιλογή ήταν αληθινή και κάποια φυσικά πράγματα είχαν κολλήσει στον ορίζοντα γεγονότων, τότε θα είχαν μια σκληρή επιφάνεια και αυτό θα μπορούσε να μελετηθεί.

Οι μαύρες τρύπες ρουφούν πράγματα συνέχεια, αλλά ο Kumar και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να αναζητήσουν το πιο ορατό πράγμα:τα αστέρια. Κάθε τόσο, οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν αστέρια (ναι, το σύμπαν είναι τρελό). Η συντριβή ενός αστεριού σε μια σκληρή επιφάνεια θα ήταν σίγουρα ορατή, κατάλαβαν.

Έτσι σήκωσαν το βλέμμα τους. Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Pan-STARRS 1,8 μέτρων στη Χαβάη, αναζητώντας πράγματα που λάμπουν λίγο και μετά ξεθωριάζουν, όπως θα περίμενε κανείς ότι θα συμβεί εδώ. Δεν βρήκαν τίποτα.

Φυσικά, είναι εξαιρετικά δύσκολο να αποδειχθεί αρνητικό. Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι καμία μαύρη τρύπα δεν έχει συμπαγείς ορίζοντες, αλλά εάν η θεωρία ισχύει, τουλάχιστον 10 τέτοια γεγονότα θα έπρεπε να έχουν ανιχνευθεί και κανένα δεν έχει. Οπότε φαίνεται να δείχνει ότι αυτό δεν συμβαίνει στην πραγματικότητα και η Γενική Σχετικότητα περνά ακόμα ένα τεστ.

Οι ερευνητές θέλουν τώρα να ερευνήσουν ένα ακόμη μεγαλύτερο τμήμα του ουρανού, για να δουν αν έχουν παρόμοια αποτελέσματα.

Αναφορά περιοδικού:"Τα συμβάντα αστρικών διαταραχών υποστηρίζουν την ύπαρξη του ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας"  από τους Wenbin Lu, Pawan Kumar και Naresh Narayan στο τεύχος Ιουνίου 2017 του Monthly Notices of the Royal Astronomical Society εδώ: https://doi.org/10.1093/mnras/stx542