Μαύρες τρύπες (α) – πλεον συμπαντος και εν τω νωι


Ιστορία

Η ιδέα για ένα σώμα τόσο συμπαγές (άρα και με τεράστια βαρύτητα) που ούτε
καν το φως θα μπορούσε να διαφύγει απ’ αυτό ειπώθηκε για πρώτη φορά απ
τον γεωλόγο John Michell γύρω στο 1783.Το 1796 ο μαθηματικός Pierre-
Simon Laplace περιείχε την ίδια ιδέα σε βιβλίο του με την έννοια των «μαύρων
αστεριών».
Παρ’ όλα αυτά με την συγκεκριμένη ιδέα δεν ασχολήθηκαν ιδιαίτερα οι
επιστήμονες του 19ου αιώνα εφόσον κείνη την εποχή το υπήρχε η πεποίθηση
ότι το φώς δεν είχε καθόλου μάζα και έτσι δεν θα μπορούσε να ισχύει η ιδέα
αυτή.
Το 1915 ο Albert Einstein ανέπτυξε την γενική θεωρία της σχετικότητας ,ενώ
είχε δείξει ότι η βαρύτητα όντως επηρεάζει την κίνηση του φωτός. Μερικούς
μήνες αργότερα ο Karl Schwarzschild έδωσε την λύση για τα βαρυτικά πεδία
από σημειακά σωματίδια και σφαιρικά σωματίδια, δείχνοντας έτσι ότι μια
μαύρη τρύπα θεωρητικά θα μπορούσε να υπάρχει.

image

Το 1930 ο αστροφυσικός Subrahmanyan Chandrasekhar υπολόγισε,
χρησιμοποιώντας την γενική θεωρία της σχετικότητας, ότι ένα μη
περιστρεφόμενο σώμα από εκφυλισμένα ηλεκτρόνια με μάζα πάνω από 1,44
ηλιακές μάζες(όριο Chandrasekhar) θα κατέρρεε. Τα επιχειρήματα του ήταν
όμως αντίθετα με τον Arthur Eddington, o οποίος πίστευε ότι κάτι θα
σταματούσε αναπόφευκτα την κατάρρευση. Ο Eddington ήταν εν μέρει   σωστός: Ένας άσπρος νάνος ελάχιστα πιο μεγάλος και συμπαγής απ’ ότι ένα   όριο Chandrasekhar θα κατέρρεε σε ένα άστρο νετρονίου, το οποίο είναι από
μόνο του σταθερό εξαιτίας της απαγορευτικής αρχής του Pauli.
Αλλά το 1939, ο Robert Oppenheimer και άλλοι επιστήμονες πρόβλεψαν ότι
αστέρια περίπου τριών ηλιακών μαζών θα κατέρρεαν σε μια μαύρη τρύπα για
τους λόγους που είχαν παρουσιαστεί από τον Chandraseksar.
Ο Oppenheimer και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν το σύστημα
συντεταγμένων του Schwarzschild με το οποίο παρήγαγαν μαθηματικές
μοναδικότητες για την ακτίνα Schwarzschild, με άλλα λόγια μερικοί όροι από
τις εξισώσεις έγιναν άπειροι στην ακτίνα Schwarzschild. Αυτό είχε ερμηνευτεί
ως ένδειξη στο ότι η ακτίνα Schwarzschild ήταν το όριο μιας φούσκας στην
οποία ο χρόνος σταματούσε. Αυτό είναι ένα βάσιμη άποψη για εξωτερικούς
παρατηρητές, αλλά όχι και για εσωτερικούς παρατηρητές.
Εξαιτίας αυτού, τα αστέρια που είχαν καταρρεύσει ονομάζονται «παγωμένα
αστέρια», επειδή ένας εξωτερικός παρατηρητής θα έβλεπε την επιφάνεια του
αστέρα παγωμένου στο χρόνο την στιγμή στην οποία η κατάρρευση τον
τραβάει μέσα στην ακτίνα Schwarzschild.
Αυτή είναι μια γνωστή θεωρία για τις μαύρες τρύπες, αλλά πρέπει να δοθεί
έμφαση ότι το φώς από την επιφάνεια του «παγωμένου» αστέρα γίνεται
κόκκινο πολύ γρήγορα , και μετατρέπει την μαύρη τρύπα σε μαύρο πολύ
γρήγορα. Πολλοί επιστήμονες δεν μπορούσαν να δεχθούν την ιδέα του
αδρανή χρόνου στην ακτίνα του Schwarzschild, και υπήρχε ένα μικρό
ενδιαφέρων για το θέμα για πάνω από 20 χρόνια.
Το 1958, ο David Finkelstein εισήγαγε το σενάριο του ορίζοντα γεγονότων
παρουσιάζοντας το μέσω των συντεταγμένων Eddington-Finkelstein, κάτι που
τον βοήθησε να δείξει ότι «Η επιφάνεια Schwarzchild r=2 mδεν είναι μια
μοναδικότητα, αλλά ότι δρα σαν μια τέλεια ομοιοκατευθυνόμενη μεμβράνη :
αιτιώδης επιρροές μπορούν να τη διασχίσουν μόνο σε μια κατεύθυνση.»
Αυτό δεν ήρθε απόλυτα σε αντίθεση με τα αποτελέσματα του Oppenheimer,
αλλά τα διεύρυνε ώστε να προσθέσει την άποψη των εσωτερικών
παρατηρητών. Όλες αυτές οι θεωρίες ως αυτό το σημείο,
συμπεριλαμβανομένου και της θεωρίας του Finkelstein, κάλυπταν μόνο τις μη-
περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες. 

Το 1963 ο Roz Kerr βρήκε αυτή τη λύση για μια περιστρεφόμενη μαύρη
τρύπα. Δύο χρόνια αργότερα, ο Roger Penrose ήταν ικανός να αποδείξει
πως μοναδικότητες συμβαίνουν μέσα σε μια μαύρη τρύπα.
Το 1967 ανακαλύφθηκαν τα pulsar και μέσα σε λίγα χρόνια αποδείχθηκε ότι
τα γνωστά pulsar ήταν γρήγορα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων. Έτσι η  ανακάλυψη των pulsar επαγρύπνησε το ενδιαφέρον για κάθε εξαιρετικά   πυκνά σώματα τα οποία ίσως να σχηματίζονταν από βαρυτικές καταρρεύσεις.

Τι είναι οι μαύρες τρύπες?

Μία “μαύρη τρύπα” είναι δύσκολο να κατανοηθεί από τον ανθρώπινο νου και
ίσως αυτό να οφείλεται μερικώς, τουλάχιστον, στον όρο “τρύπα”.
Γιατί μ` αυτή τη λέξη πολλοί από μας φαντάζονται κάποιο βαθούλωμα πάνω
σε μία επιφάνεια ή το χαρακτηριστικό ομώνυμο σκίσιμο στην επιφάνεια ενός
χαρτιού. Επί πλέον η έννοια της λέξης υπονοεί επίσης και την έννοια της
“έλλειψης ύλης”.
Μία “μαύρη τρύπα” όμως είναι τελείως διαφορετική. Δεν είναι μία τρύπα σε
“κάτι”, γιατί είναι από μόνη της “κάτι”, είναι μία τρισδιάστατη, σφαίρα ύλης και
όχι ένα κενό ύλης
Μία “μαύρη τρύπα” είναι πραγματικά ένα από τα πιο μυστηριώδη ουράνια
αντικείμενα. Μερικοί μάλιστα υποστηρίζουν ότι στο εσωτερικό της οι νόμοι της
φυσικής δεν έχουν καμία υπόσταση.
Και όμως η σύγχρονη επιστήμη και η γενική θεωρία της σχετικότητας του
Άλμπερτ Αϊνστάιν έχουν αποδείξει ήδη τη θεωρητική τους, τουλάχιστον,
ύπαρξη. , Σ’ αυτήν έχουν συμπιεστεί τα υλικά τριών και πάνω ήλιων στο χώρο
ενός σταδίου ποδοσφαίρου.
Οτιδήποτε και αν “πέσει” μέσα σε μία “μαύρη τρύπα” “χάνεται” από το
σύμπαν, γιατί η βαρύτητα εδώ είναι τόσο μεγάλη ώστε ούτε και αυτό ακόμη το
φως να μην μπορεί να διαφύγει από την ελκτική της δύναμη.

image

 

Σχηματισμός

Η Γενική θεωρία της Σχετικότητας όχι μόνο λέει ότι οι μαύρες τρύπες ή αλλιώς
μελανές οπές μπορούν να υπάρξουν, αλλά προβλέπει ότι σχηματίζονται στη
φύση οποτεδήποτε συγκεντρώνεται σε ένα δεδομένο χώρο επαρκής
ποσότητα μάζας, μέσω μιας διαδικασίας που καλείται βαρυτική κατάρρευση.
Για παράδειγμα, αν συμπυκνώσουμε τον Ήλιο σε μια ακτίνα τριών
χιλιομέτρων, περίπου στα τέσσερα εκατομμυριοστά του τωρινού του
μεγέθους, θα μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Όσο η μάζα μέσα σε μία
συγκεκριμένη περιοχή μεγαλώνει, η βαρύτητα γίνεται δυνατότερη – ή στη
γλώσσα της σχετικότητας, ο χώρος γύρω της όλο και παραμορφώνεται.
Όταν η ταχύτητα διαφυγής σε μια συγκεκριμένη απόσταση από το κέντρο
φτάσει την ταχύτητα του φωτός, σχηματίζεται ένας ορίζοντας γεγονότων μέσα
στον οποίο ύλη και ενέργεια αναπόφευκτα καταρρέουν σε ένα μοναδικό
σημείο, σχηματίζοντας μια μοναδικότητα
Μια ποσοτική ανάλυση αυτής της ιδέας οδήγησε στην πρόβλεψη ότι ένα
άστρο που έχει περίπου τρεις φορές τη μάζα του ήλιου στο τέλος της εξέλιξης
του (συνήθως άστρο νετρονίων), σχεδόν σίγουρα θα συρρικνωθεί μέχρι το
κρίσιμο εκείνο μέγεθος που χρειάζεται για να υποστεί βαρυτική κατάρρευση.
Μόλις αρχίσει, η κατάρρευση, δεν μπορεί να διακοπεί από καμία φυσική
δύναμη και σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα.
Μ` αυτή λοιπόν την έννοια χρησιμοποιείται και ο όρος “μαύρη τρύπα”.
“Τρύπα”, γιατί ένα τέτοιο αντικείμενο απορροφάει σαν “διαστημική
ρουφήχτρα” οτιδήποτε συναντήσει στο διάβα του και “μαύρη”, γιατί ούτε και
αυτό ακόμη το φως δεν έχει τη δυνατότητα να δραπετεύσει από την
“επιφάνειά” του, για να καταγραφεί από τα μάτια μας ή τα διάφορα άλλα
ευαίσθητα όργανα των αστεροσκοπείων μας
Γι` αυτό και η ανακάλυψη μιας μαύρης τρύπας μπορεί να γίνει μόνο από την
επίδραση που έχει αυτή στη γύρω της περιοχή και σε κάποιο γειτονικό της
άστρο.

image

Μία “μαύρη τρύπα” είναι το σημείο εκείνο του διαστήματος, όπου κάποτε
υπήρχε ο πυρήνας ενός γιγάντιου άστρου. Ένας πυρήνας που περιείχε
περισσότερα υλικά από δυόμισι ηλιακές μάζες και ο οποίος στην τελική φάση
της εξέλιξης του άστρου έχασε την πάλη του ενάντια στη βαρύτητα, με
αποτέλεσμα τα υλικά του να καταρρεύσουν και να συμπιεστούν περισσότερο
ακόμη και από τα υλικά ενός άστρου νετρονίων.

Παράδειγμα:
Αν μπορούσαμε να συμπιέσουμε τη Γη μας ολάκερη στο μέγεθος
ενός κερασιού, θα την είχαμε μετατρέψει σε μία “μαύρη τρύπα”.

Φυσικά δεν υπάρχει καμία γνωστή διαδικασία που θα μπορούσε να
μετατρέψει τη Γη ή και τον Ήλιο ακόμη, σε “μαύρη τρύπα”. Ο καταρρέων
πυρήνας μιας σουπερνόβα, με υλικά πάνω από δυόμισι ηλιακές μάζες, είναι
ένα από τα ελάχιστα αντικείμενα στο σύμπαν που μπορούν να
δημιουργήσουν κάτι τέτοιο

(ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ)

ΜΑΝΟΣ ΑΘ. ΜΑΡΑΚΑΚΗΣ – ΓΙΑΝΝΗΣ ΜΑΡΑΓΚΟΥΔΑΚΗΣ – ΜΑΝΟΛΗΣ ΑΝΤ. ΜΑΡΑΚΑΚΗΣ
Β1ΑΣΤΡ.

ΕΡΓΑΣΙΑ  ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ

Υπεύθυνος Καθηγητής:
Θεμελής Ευριπίδης

About sooteris kyritsis

Job title: (f)PHELLOW OF SOPHIA Profession: RESEARCHER Company: ANTHROOPISMOS Favorite quote: "ITS TIME FOR KOSMOPOLITANS(=HELLINES) TO FLY IN SPACE." Interested in: Activity Partners, Friends Fashion: Classic Humor: Friendly Places lived: EN THE HIGHLANDS OF KOSMOS THROUGH THE DARKNESS OF AMENTHE
This entry was posted in NEWS FROM SYNPAN and tagged , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.