Μαύρες τρύπες (γ τελευταιον)


(ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΑΠΟ  08/08/11 )

Τι είναι ο Ορίζοντας Γεγονότων?

Ο ορίζοντας γεγονότων θεωρείται πρακτικά η ακτίνα μιας μαύρης τρύπας,
από το εσωτερικό της οποίας καμία πληροφορία δεν διαφεύγει, ούτε το φώς!
Επομένως κανένα γεγονός που συμβαίνει στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας
δεν μπορεί ποτέ να παρατηρηθεί από έναν εξωτερικό παρατηρητή. Αυτό
ισοδυναμεί με το να πούμε ότι οι μαύρες τρύπες είναι αποκομμένες από το
Σύμπαν μας, γι’ αυτό και θεωρήθηκε ότι αποτελούν πιθανόν την είσοδο σε
άλλα Σύμπαντα.
Ο ορίζοντας γεγονότων που «περικυκλώνει» μια μαύρη τρύπα είναι στην
απλούστερη περίπτωση μια σφαιρική επιφάνεια με ακτίνα ίση της μαύρης
τρύπας, το εμβαδό της οποίας είναι τόσο μεγαλύτερο όσο μεγαλύτερη μάζα
έχει η μαύρη τρύπα.
Ο ορίζοντας γεγονότων αποτελεί ένα σύνορο στο χωρόχρονο από το
εσωτερικό του οποίου δεν φτάνει καμία πληροφορία σε έναν εξωτερικό
παρατηρητή.

Όταν ένα αντικείμενο πέφτει προς τον ορίζοντα γεγονότων φαίνεται να τον
πλησιάζει αλλά να μη τον φτάνει ποτέ, καθώς λόγω της ισχυρής βαρύτητας ο
χρόνος φαινομενικά επιβραδύνεται και το φώς υφίσταται όλο και μεγαλύτερη
μετατόπιση προς το ερυθρό πλησιάζοντας προς τον ορίζοντα γεγονότων.
Έτσι το αντικείμενο γίνεται όλο και πιο αμυδρό και κάποια στιγμή ο
παρατηρητής θα δει το τελευταίο φωτόνιο να φτάνει από αυτό το αντικείμενο
χωρίς ποτέ να έχει περάσει τον ορίζοντα γεγονότων. Αντίθετα, αν
υποθέσουμε την ύπαρξη ενός άλλου παρατηρητή που εκτελεί ελεύθερη
πτώση προς μια μαύρη τρύπα, αυτός δεν θα αντιληφθεί ποτέ την ύπαρξη
ενός ορίζοντα γεγονότων.

image

Τι είναι η Ακτινοβολία Hawking?
Το 1974 ο Stephen Hawking συνέθεσε την κβαντομηχανική θεωρία και την
θεωρία της γενικής σχετικότητας και πρότεινε ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι
στην πραγματικότητα και τόσο μαύρες αλλά εκπέμπουν ενέργεια, που
ονομάστηκε «ακτινοβολία Hawking». Η ύπαρξη της ακτινοβολίας Hawking
μπορεί να εξηγηθεί μέσω της κβαντικής μηχανικής και της αρχής της
αβεβαιότητας του Heisenberg.
Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, το κενό είναι ένας «γεμάτος» χώρος που
περιέχει εν δυνάμει ζεύγη κβάντων που απομακρύνονται σε απόσταση λ (το
μήκος κύματος τους) και μετά αυτο-ακυρώνονται.
Επομένως, για πολύ μικρές χρονικές περιόδους ύλη ή ενέργεια μπορούν να
δημιουργηθούν από το «κενό».
Η συμβατική ποιοτική ερμηνεία της ακτινοβολίας Hawking αναφέρεται
ακριβώς σε αυτά τα εν δυνάμει ζεύγη σωματίων-αντισωμάτιων στη γειτονιά
του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του
οποίου τα αναγκάζει να διαχωριστούν μεταφέροντας το ένα στο εσωτερικό της
μαύρης τρύπας.
Όμως αν το άλλο βρίσκεται σε αρκετή απόσταση από τον ορίζοντα και
κατευθύνεται σχεδόν κάθετα, έχει μια πιθανότητα να δραπετεύσει προς το  άπειρον.
Επομένως, για έναν στατικό παρατηρητή στο εξωτερικό μιας μαύρης τρύπας
ο ορίζοντας γεγονότων φαίνεται να περιβάλλεται από ένα σύννεφο κβάντων,
από μια «θερμική ατμόσφαιρα» όπως την αποκάλεσε ο φυσικός Kip Thorne,
που σιγά-σιγά δραπετεύει δημιουργώντας τη λεγόμενη θερμική «ακτινοβολία»
της μαύρης τρύπας.

image

image

Η θεωρία ωστόσο αντιμετωπίζει ένα σημαντικό πρόβλημα. Με την κίνηση των
χορδών ο άξονας του χρόνου θα λάμβανε κυκλική μορφή. Τη στιγμή που θα
συνέβαινε αυτό, προβλέπεται η δημιουργία περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας
στην περιβάλλουσα περιοχή
– Μπορούμε να δημιουργήσουμε  μινι-Μαύρες Τρύπες στη Γη?
Μικροσκοπικές μαύρες τρύπες είναι θεωρητικά δυνατό να δημιουργηθούν στη
Γη από τη βίαιη σύγκρουση σωματιδίων μέσα σε επιταχυντές όπως ο LHC,
επιβεβαιώνουν προσομοιώσεις που βασίζονται στη θεωρία της γενικής  σχετικότητας.
Η τελευταία έρευνα, η οποία έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο Physical
Review Letters, δεν αποκλείεται να τροφοδοτήσει νέα εσχατολογικά σενάρια
για τα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN. Οι  επιστήμονες πάντως διαβεβαιώνουν ότι οι τεχνητές μαύρες τρύπες θα  εξαφανίζονταν πριν προλάβουν να καταπιούν τον πλανήτη.

Προκειμένου να δημιουργηθεί μια μίνι μαύρη τρύπα, δύο σωματίδια πρέπει να
συγκρουστούν με ενέργεια που υπερβαίνει ένα κρίσιμο όριο, γνωστό ως  «ενέργεια Πλανκ»
Τώρα, ο Μάθιου Τσοπτούικ του Πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολομβίας, σε
συνεργασία με τον Φρανς Πρετόριους του Πρίνστον, προσομοίωσε στον   υπολογιστή τέτοιες συγκρούσεις και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η  δημιουργία τεχνητών μελανών οπών είναι θεωρητικά εφικτή.
Χρησιμοποιώντας εκατοντάδες υπολογιστές για να υπολογίσουν τις
περίπλοκες μαθηματικές λεπτομέρειες της σύγκρουσης, οι δύο ερευνητές
διέψευσαν παλαιότερες εκτιμήσεις και έδειξαν ότι μαύρες τρύπες μπορούν να
δημιουργηθούν όταν τα σωματίδια συγκρούονται με συνολική ενέργεια ίση με
περίπου το ένα τρίτο της ενέργειας Πλανκ.
Αυτό πάντως δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο LHC θα δημιουργήσει μαύρες
τρύπες, αφού η ενέργεια Πλανκ είναι ένα πεντάκις εκατομμύριο φορές
μεγαλύτερη από τη μέγιστη ενέργεια που μπορεί να πετύχει ο επιταχυντής.
Ο LHC θα δημιουργήσει μίνι μαύρες τρύπες μόνο αν υπάρχουν στο Σύμπαν
επιπλέον μικρές διαστάσεις (πέρα από τις διαστάσεις που γνωρίζουμε
σήμερα), οι οποίες εκτιμάται ότι θα μείωναν σημαντικά την ενέργεια Πλανκ.
Απ’ την άλλη πλευρά:
Κάποιοι λοιπόν λένε ότι η ακτινοβολία Hawking είναι μία θεωρητική πρόβλεψη
που δεν έχει επαληθευθεί πειραματικά και άρα δεν μπορούμε να είμαστε
σίγουροι ότι οι μαύρες τρύπες που θα δημιουργηθούν τελικά θα εξατμιστούν.
Ακόμα λένε ότι αυτές οι μαύρες τρύπες που θα παραχθούν στο LHC, θα είναι
ακίνητες ως προς το σύστημα της Γης και άρα θα παγιδευτούν από τη
βαρύτητά της και τελικά θα καταλήξουν στο κέντρο της όπου και θα την
κατασπαράξουν σιγά σιγά.
Το επιχείρημα ότι η ακτινοβολία Hawking είναι θεωρητική μπορεί να
χαρακτηριστεί το λιγότερο ως απίθανο.
Ο λόγος είναι ότι και οι μικροσκοπικές μαύρες τρύπες είναι θεωρητικές και αν
μπορεί να γίνει η σύγκριση είναι πιο θεωρητικές από την ακτινοβολία  Hawking.
Το αποτέλεσμα της ακτινοβολίας Hawking βασίζεται σε θεμελιώδεις
υποθέσεις της κβαντομηχανικής και είναι ένα αποτέλεσμα που προκύπτει από
πολλές διαφορετικές οπτικές γωνιές, ενώ η παραγωγή των μικρο-μαύρων
τρυπών εξαρτάται έντονα από την ύπαρξη των έξτρα διαστάσεων που δεν
είναι «υποχρεωτική».
Ο ίδιος ο Δρ Τσοπτούικ θεωρεί πάντως απίθανο να δημιουργηθούν μαύρες
τρύπες, οι οποίες ούτως ή άλλως θα διασπώνταν άμεσα σε συνηθισμένα
σωματίδια.

Αν η δημιουργία τεχνητών μαύρων τρυπών αποδειχθεί τελικά πρακτικά
ανέφικτη, οι προσομοιώσεις που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα θα
παραμείνουν το μόνο διαθέσιμο εργαλείο για τη μελέτη του σχηματισμού τους.

ΤΕΛΟΣ

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

ΕΡΓΑΣΙΑ  ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ

Υπεύθυνος Καθηγητής:
Θεμελής Ευριπίδης

 

Πηγές:
Wikipedia
Εγκυκλοπαίδεια «Δομή»
Περιοδικό «Focus»
Ίδρυμα Ευγενίδου

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.