Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Οι μαύρες οπές ή μαύρες τρύπες είναι σημεία στο διάστημα που είναι τόσο πυκνά και συμπυκνωμένα που λειτουργούν ως βαρυτικές ηλεκτρικές σκούπες του διαστήματος. Από μια μαύρη τρύπα ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει λόγω της τεράστιας βαρύτητάς της.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας προβλέπει τις μαύρες τρύπες που σχηματίζονται οποτεδήποτε συγκεντρώνεται σε ένα δεδομένο χώρο/σημείο στο διάστημα, επαρκής ποσότητα μάζας μέσω της διαδικασίας που καλείται βαρυτική κατάρρευση. Η μαύρη τρύπα είναι ένα υποτιθέμενο σημείο του χωρο-χρόνου όπου η δύναμη της βαρύτητας είναι τόσο μεγάλη που ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει προς τα έξω.

Γύρω από μια μαύρη τρύπα ο χώρος και ο χρόνος παραμορφώνονται όλο και εντονότερα λόγω της τεράστιας βαρύτητας. Να τονίσω ότι ο όρος «μαύρη τρύπα» δεν αναφέρεται σε τρύπα με τη συνήθη έννοια αλλά σε μια περιοχή του χώρου από την οποία τίποτα δεν μπορεί να επιστρέψει, δεν αντανακλάται ούτε το φως ούτε άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και άρα είναι σε μας «αόρατη».

Πώς σχηματίζεται μία μαύρη τρύπα;

Μια μαύρη τρύπα είναι το σημείο εκείνο στο αχανές διάστημα όπου κάποτε υπήρξε ο πυρήνας ενός άστρου, με υλικό μεγαλύτερο από 2,5 Ηλιακές μάζες (ηλιακή μάζα – μονάδα μέτρησης) και του οποίου στην τελική φάση της εξέλιξής του η βαρύτητα το εξανάγκασε να καταρρεύσει (αστρικός θάνατος) και να συμπιεστεί σε έναν πολύ πολύ μικρό χώρο. Υποθετικά, σκεφτείτε ότι αν μπορούσαμε να συμπτύξουμε τη Γη στο μέγεθος μιας ρώγας σταφυλιού, θα μπορούσε να μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Η βαρύτητά της θα γινόταν τόσο υπερβολικά μεγάλη δηλαδή, που ούτε το φως ή οποιαδήποτε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν θα μπορούσε να δραπετεύσει και άρα θα ήταν «αόρατη», μια σκοτεινή, μια μαύρη περιοχή στο χώρο.

Πώς γεννιέται μια μαύρη τρύπα;

Υπάρχουν τέσσερις τύποι μαύρων οπών: η αστρική, η ενδιάμεση, η υπερμεγέθης και η μινιατούρα. Όπως ανέφερα και παραπάνω, ο πιο γνωστός τρόπος που σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα είναι μέσω του λεγόμενου αστρικού θανάτου. Τα μεγαλύτερα από τα αστρικά σώματα, δηλαδή αυτά με τουλάχιστον 10 έως 20 φορές τη μάζα του ήλιου μας, προορίζονται να γίνουν είτε υπερ-πυκνοί αστέρες νετρονίων ή εν τέλει μαύρες τρύπες.

Στο τελικό στάδιο της ζωής τους τα πολύ μεγάλα αστέρια καταλήγουν σε μια τεράστια έκρηξη την λεγόμενη έκρηξη σουπερνόβα. Μια τέτοια έκρηξη εκτοξεύει το υλικό του αστέρα στο διάστημα αφήνοντας πίσω του γυμνό τον αστρικό του πυρήνα. Ας θυμόμαστε ότι κατά τη διάρκεια της ζωής του, ένας αστέρας μέσω της πυρηνικής σύντηξης η οποία δημιουργούσε μια σταθερή προς τα έξω ώθηση, εξισορροπούσε την εσωτερική έλξη βαρύτητας από τη ίδια μάζα του άστρου.

Ωστόσο, στα αστρικά κατάλοιπα ενός σουπερνόβα (στον πυρήνα που απομένει μετά την έκρηξη) δεν υπάρχουν πλέον δυνάμεις για να αντιταχθούν στη βαρύτητα, οπότε ο πυρήνας του αστέρα αρχίζει να καταρρέει. Εάν η μάζα του αστέρα καταρρεύσει σε μια πολύ μικρή περιοχή, τότε γεννιέται μια μαύρη τρύπα. Φανταστείτε,«πακετάροντας» όλη αυτή την τεράστια μάζα (πολλές φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου μας) σε ένα μικροσκοπικό σημείο (μερικών χιλιομέτρων) πως προσδίδει σε μια μαύρη τρύπα την τεράστια αυτή «υπερκοσμική δύναμη»: τη βαρυτική έλξη, που δεν αφήνει ούτε στο φως να δραπετεύσει από την επιφάνεια αυτής της μαύρης τρύπας.

Πόσες μαύρες τρύπες υπάρχουν;

Μια μαύρη τρύπα δεν είναι κάτι σπάνιο. Χιλιάδες από αυτές εικάζεται ότι “κρύβονται” αόρατες μέσα στον αχανή Γαλαξία μας (the Milky Way) και επιπλέον αποδεικνύεται ότι οι περισσότεροι, αν όχι όλοι οι Γαλαξίες στο Σύμπαν, περιέχουν μαύρες τρύπες και στο κέντρο τους, οι οποίες δεν βρέθηκαν απλά εκεί. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο, ένας Γαλαξίας και ο Γαλαξίας ο ίδιος «συμβιώνουν» και θεωρείται ότι σχηματίστηκαν μαζί.

Έχουμε δει απευθείας μαύρες τρύπες;

Ο Γαλαξίας μας έχει επίσης μαύρη τρύπα στο κέντρο του (την ραδιοπηγή Sagittarius A*) σε απόσταση 26 χιλιάδων ετών φωτός, ή αλλιώς 44 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, και πρόσφατα έγιναν σημαντικές παρατηρήσεις του άμεσου περιβάλλοντος της. Άλλη πλησιέστερη μαύρη τρύπα που γνωρίζουμε είναι η λεγόμενη V616 Monocerotis, επίσης γνωστή ως V616 Mon. Βρίσκεται περίπου 3.000 έτη φωτός μακριά, και το μέγεθός της κυμαίνεται μεταξύ 9-13 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Ας διευκρινίσω εδώ, ότι εμείς οι αστροφυσικοί δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε απευθείας τις μαύρες τρύπες, αλλά με τηλεσκόπια που ανιχνεύουν ακτίνες-x, ορατό φως ή άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, μπορούμε να συμπεράνουμε την παρουσία μαύρων οπών και να τις μελετήσουμε, εντοπίζοντας κίνηση / περιδίνηση θερμού υλικού λόγω των τεράστιων ταχυτήτων γύρω από την περιοχή τους, ή την βαρυτική επίδρασή τους σε άλλα κοντινά σώματα εξετάζοντας πχ. αν περνούν κοντά ή περιστρέφονται γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Ποια είναι η διάρκεια ζωής μιας μαύρης τρύπας;

Φαινομενικά, μια μαύρη τρύπα υπολογίζεται ότι ζει για «πάντα» αν σκεφτούμε ότι, αν μια μαύρη τρύπα μεγέθους 1 ηλιακής μάζας μόνο, εξατμιστεί μέσω της ακτινοβολίας Hawking, θα χρειαστεί πάνω από 10 εις την 64 χρόνια (!), ενώ μια υπερμεγέθης, με μάζα 100 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών θα εξατμιστεί σε περίπου σε 2 × 10 εις την 100 χρόνια.

Οι μαύρες τρύπες κατά την διάρκεια της ζωής τους όλο και μεγαλώνουν, ρουφώντας σαν διαστημικές ηλεκτρικές σκούπες κοντινά σώματα, σκόνη, αέριο/πλάσμα. Πάντως μην φανταστείτε ότι οτιδήποτε έρθει κοντά σε μια μαύρη τρύπα θα εξαφανιστεί από την βαρυτική της έλξη. Υπάρχει και η “απόσταση ασφαλείας” από τον λεγόμενο Ορίζοντα Γεγονότων που επιτρέπει κάποιο αστρικό αντικείμενο να περιστρέφεται γύρω από μια τρύπα χωρίς να «τεντώνεται και να συμπυκνώνεται» σαν ένα τεράστιο μακαρόνι (όπως αναμένεται να γίνει σε οποιοδήποτε αντικείμενο πλησιάσει πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα).

Ενδιαφέρον είναι να πω εδώ πριν κλείσω, ότι υπολογίζεται ότι αν μπορούσαμε να αντικαταστήσουμε τον Ήλιο μας με μια μαύρη τρύπα, τότε το πλανητικό μας σύστημα θα παρέμενε σχεδόν όπως είναι αλλά χωρίς φως να το ζεσταίνει. Θα ήταν ένας αλλιώτικος κόσμος. Η σκοτεινή γειτονιά μιας μαύρης τρύπας.

Πηγές

Αθηνά Μελή

Συγγραφέας Αθηνά Μελή

Η Αθηνά Μελή ζει και εργάζεται στο εξωτερικό στο χώρο της πανεπιστημιακής έρευνας και εκπαίδευσης. Είναι κάτοχος διδακτορικού αστροφυσικής και διπλώματος κοινωνικών επιστημών και ψυχολογίας.
Άλλα ενδιαφέροντά της είναι οι τέχνες και τα γράμματα. Έχει εκδώσει δύο ποιητικές συλλογές και έχει διακριθεί σε πανελλήνιους λογοτεχνικούς διαγωνισμούς.

Δείτε όλα τα άρθρα

Λάβετε τα άρθρα που σας ενδιαφέρουν στο e-mail σας

Διαβάστε επίσης
Έχω κάνει ήδη LIKE. Μην μου το ξαναδείξετε