Δ.Σιμόπουλος – Η αφήγηση της παράστασης του Ευγενίδειου πλανητάριου για τις μαύρες τρύπες


Το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2020 στους Roger Penrose, Reinhard Genzel και Andrea M. Gheτz, για τις Μαύρες Τρύπες

 

Βρίσκονται κρυμμένα στο μεσοαστρικό Διάστημα, ανάμεσα στη σκόνη και τα αέρια του Γαλαξία. Όλες οι δυνάμεις της φύσης συμπιεσμένες σ’ ένα και μοναδικό αντικείμενο από το οποίο τίποτε δεν μπορεί να δραπετεύσει. Ό,τι ήταν κάποτε άστρα, πλανήτες και νεφελώματα, βρίσκονται τώρα συμπιεσμένα σ’ έναν απεριόριστα μικροσκοπικό και υπέρπυκνο χώρο που ονομάζεται… Μαύρη Τρύπα!

Ελάχιστα μυστήρια στο Σύμπαν μπορούν να προκαλέσουν τον τρόμο και το δέος που προκαλεί μια μαύρη τρύπα. Σκοτεινά, απόκοσμα αντικείμενα από τα οποία τίποτε, ούτε κι αυτό ακόμη το φως, δεν μπορεί να δραπετεύσει. Και παρόλο που η περίφημη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν είχε προβλέψει την ύπαρξή τους από τις αρχές του 20ου αιώνα, εν τούτοις μόλις πρόσφατα μας δόθηκε η ευκαιρία να ανακαλύψουμε μερικές από τις απαντήσεις στα ερωτηματικά που έχουμε γι’ αυτές.

Η αναζήτησή μας αρχίζει αναγκαστικά στους χώρους όπου είναι κρυμμένα τα μυστικά των άστρων και του τρόπου με τον οποίο ζουν και πεθαίνουν. Γιατί όλα τα άστρα, οποιαδήποτε κι αν είναι η μάζα τους, επιβιώνουν μεταστοιχειώνοντας το υδρογόνο τους σε ανώτερα χημικά στοιχεία. Η κύρια όμως διαφορά μεταξύ τους είναι ο τρόπος με τον οποίο πεθαίνουν, αφού ο τρόπος αυτός εξαρτάται απόλυτα από την μάζα του κάθε άστρου. Όπως και το δικό μας άστρο, ο Ήλιος, έτσι κι όλα τ’ άλλα άστρα είναι βασικά τεράστιες σφαίρες υδρογόνου και ηλίου που παράγουν ενέργεια από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που εκτελούνται στο εσωτερικό του πυρήνα τους.

Όταν η ενέργεια που δημιουργείται μ’ αυτόν τον τρόπο φτάσει επί τέλους στην επιφάνεια, έχει την ικανότητα να δημιουργεί ακραία φαινόμενα με εκρηκτική βιαιότητα. Όσο πιο γιγάντιο είναι ένα άστρο τόσο πιο γρήγορα καταναλώνει το καύσιμο υδρογόνο του, και τόσο πιο σύντομη είναι και η ζωή του.

Πάρτε για παράδειγμα ένα γιγάντιο άστρο με μάζα 15 φορές μεγαλύτερη από την μάζα του Ήλιου. Όταν το υδρογόνο στον πυρήνα του άστρου αυτού εξαντληθεί, τότε αρχίζουν οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις των βαρύτερων χημικών στοιχείων σε μια μάταιη προσπάθεια του άστρου να συντηρήσει την ισορροπία του. Όταν όμως αρχίσει να δημιουργείται ο σίδηρος, το άστρο βρίσκεται στα πρόθυρα του θανάτου του, γιατί ο σίδηρος αντί να παράγει ενέργεια αντίθετα την απορροφάει, με αποτέλεσμα το σταμάτημα της θερμοπυρηνικής του μηχανής. Η τεράστια βαρύτητα του άστρου εξαναγκάζει τον πυρήνα του σε κατάρρευση δημιουργώντας συγχρόνως ένα κρουστικό κύμα το οποίο όταν φτάσει στην επιφάνεια διαλύει το άστρο με μια τρομερή έκρηξη που ονομάζουμε σουπερνόβα.

Μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα, η τεράστια βαρύτητα συμπιέζει τα υλικά του αστρικού πυρήνα στο μέγεθος μιας μπάλας 20 χιλιομέτρων. Η πυκνότητα που επικρατεί είναι τόσο απίστευτα μεγάλη ώστε όλα τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια του πυρήνα συμπιέζονται και μετατρέπονται σε νετρόνια. Ένα κουταλάκι υλικών από την υπερσυμπιεσμένη αυτή μάζα ζυγίζει ένα δισεκατομμύριο τόνους.


Η μικροσκοπική περιστρεφόμενη μπάλα που έχει απομείνει έχει μετατραπεί πλέον σ’ ένα Άστρο Νετρονίων, ενώ από τους μαγνητικούς του πόλους δύο πίδακες εκτοξεύουν στο Διάστημα υπερθερμασμένα αέρια και ακτινοβολίες σαν ένας παράξενος κοσμικός φάρος.

Ένα τέτοιο άστρο νετρονίων παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1967 στο κέντρο των λειψάνων που άφησε πίσω της μια έκρηξη σουπερνόβα. Η ακτινοβολία από το γοργά περιστρεφόμενο αυτό άστρο φτάνει στη Γη με ακρίβεια ενός εκατομμυριοστού του δευτερολέπτου και με επαναλαμβανόμενο παλμικό ρυθμό. Γι’ αυτό τα άστρα αυτά ονομάζονται και Πάλσαρ.

Όλα όσα ήσαν κάποτε μόνο θεωρίες έγιναν πραγματικότητα επιστημονικά τεκμηριωμένη. Σήμερα, λοιπόν, γνωρίζουμε ότι ο πυρήνας ενός μικρομεσαίου άστρου στο τέλος της ζωής του μετατρέπεται σε Άσπρο Νάνο με μάζα όση περίπου και η μάζα του Ήλιου μας. Ο πυρήνας ενός άστρου με αρχική μάζα 15 φορές την μάζα του Ήλιου μετατρέπεται σε Άστρο Νετρονίων, με μάζα 1,5 έως 3 φορές την μάζα του Ήλιου. Στα άστρα όμως με ακόμη μεγαλύτερη μάζα, που ξεπερνάνε την μάζα του Ήλιου πάνω από 20 φορές, η κατάρρευση συνεχίζεται επ’ αόριστον… η πυκνότητά του αυξάνει επ’ άπειρον… ενώ συγχρόνως μικραίνει όλο και πιο πολύ μέχρις ότου εξαφανίζεται τελείως. Η βαρύτητα του άστρου όμως συνεχίζει να υφίσταται: μια βαρύτητα από την οποία ούτε κι αυτό ακόμη το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει. Τότε, πλέον ο πυρήνας του άστρου έχει μετατραπεί σε μια Μαύρη Τρύπα…

Τα όρια μιας Μαύρης Τρύπας, που ονομάζονται «ορίζοντας γεγονότων», οριοθετούν το σημείο από το οποίο οτιδήποτε βρίσκεται στο εσωτερικό του, ακόμη και το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει. Παρόλο που ο όρος «Μαύρη Τρύπα» δόθηκε στα αντικείμενα αυτά μόλις το 1968, η ιδέα για την ύπαρξή τους είχε καλλιεργηθεί δύο αιώνες νωρίτερα. Το 1784, ο Άγγλος κληρικός Τζον Μήτσελ ήταν ο πρώτος που πρότεινε την ιδέα ότι η μάζα ενός άστρου θα μπορούσε να συμπιεστεί σε τέτοιο βαθμό ώστε η βαρύτητά της θα εμπόδιζε ακόμη και το φως να δραπετεύσει. Μια παρόμοια περιγραφή είχε επίσης προταθεί κι από τον Γάλλο μαθηματικό Πιέρ Σιμόν ντε Λαπλάς το 1798.

Χρειάστηκε όμως να περιμένουμε μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές διάνοιες της ιστορίας για να μπορέσουμε να προβλέψουμε με ποιον τρόπο τα αντικείμενα αυτά μπορούν να υπάρχουν. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ανέτρεψε τις βασικές υποθέσεις που είχαμε μέχρι τότε για την απόλυτη φύση του χώρου και του χρόνου και μας έδειξε ότι ο χώρος και ο χρόνος δεν ήσαν παρά δύο διαφορετικές εκφάνσεις ενός «χωροχρονικού» συνεχούς. Το 1916 ο Αϊνστάιν μας παρουσίασε την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, στην οποία η παρουσία ύλης και ενέργειας καμπυλώνει και παραμορφώνει την μορφή και τη δομή του τετραδιάστατου χωροχρόνου.

Στο Σύμπαν του Αϊνστάιν η βαρύτητα δεν είναι πια μια δύναμη η οποία έλκει την ύλη, αλλά είναι αυτή τούτη η καμπύλωση και η παραμόρφωση του χωρόχρονου. Από την ημέρα εκείνη η φήμη του Αϊνστάιν ξαπλώθηκε παντού, κάνοντάς τον ένα από τα πιο διάσημα άτομα του 20ου αιώνα. Μια πραγματικά εκκεντρική αλλά μεγάλη διάνοια του οποίου η καριέρα επεκτάθηκε και πέρα από τα επιστημονικά του επιτεύγματα: ένας αξιοσέβαστος φιλόσοφος και ανθρωπιστής του οποίου την διαίσθηση θαυμάζουμε ακόμη και σήμερα.

Κι ενώ οι αστρονόμοι πάλευαν να κατανοήσουν την επιστημονική οντότητα μιας μαύρης τρύπας, τα παράξενα επακόλουθα της ύπαρξής τους άναψαν φωτιές στην φαντασία του κοινού. Βιβλία, ταινίες και δημοφιλείς υπεραπλουστεύσεις στόλιζαν τις ιδέες που επικρατούσαν γύρω από τις μαύρες τρύπες με αποτέλεσμα να καλλιεργηθούν διάφορες υπερβολές και παρανοήσεις.

Πως όμως γνωρίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες πράγματι υπάρχουν;

Αν κοιτάξετε τον καθάριο καλοκαιρινό ουρανό θα μπορέσετε εύκολα να διακρίνετε τον αστερισμό του Κύκνου. Στα όρια που τον περιβάλλουν μπορείτε να διακρίνετε αναρίθμητα αμυδρά άστρα που σχηματίζουν την φωτεινή ζώνη του Γαλαξία μας. Ένα από τα άστρα αυτά έχει την ονομασία του καταλόγου στον οποίο έχει καταχωρηθεί: HDE 22-68-68. Πρόκειται για ένα υπεργιγάντιο γαλάζιο άστρο, ένα υπέρθερμο και σπάνιο είδος άστρου με μάζα 30 σχεδόν φορές μεγαλύτερη από την μάζα του Ήλιου. Το άστρο αυτό έχει έναν αόρατο σύντροφο του οποίου η ύπαρξη μας αποκαλύπτεται από το γεγονός ότι τα μέλη του ζευγαριού αυτού περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο μια φορά κάθε πεντέμιση μέρες. Ο αόρατος αυτός συνοδός, που ονομάστηκε «Κύκνος Χ-1», είναι μια από τις ισχυρότερες πηγές ακτίνων Χ στον ουρανό. Τι θα μπορούσε να είναι, άραγε;

Για να βρουν την απάντηση οι αστρονόμοι χρειάζονταν να υπολογίσουν την μάζα του αόρατου αυτού αντικειμένου. Όταν δύο αντικείμενα περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο, οι τροχιές τους καθορίζονται από τις βαρυτικές δυνάμεις που υφίστανται μεταξύ τους και οι οποίες εξαρτώνται από την μάζα καθενός από τα δύο σώματα, κάτι που γνωρίζαμε από την εποχή ακόμη του Ισαάκ Νεύτωνα. Μετά από προσεκτικές μετρήσεις της τροχιάς του μπλε γίγαντα, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι ο μυστηριώδεις αόρατος σύντροφός του είχε μάζα πέντε φορές την μάζα του Ήλιου. Η μοναδική εξήγηση που υπήρχε μας οδηγούσε σ’ ένα και μόνο συμπέρασμα: στην καθαρή απόδειξη της ύπαρξης μιας Μαύρης Τρύπας.

Οι ακτίνες Χ που εκπέμπονται από τον «Κύκνο Χ-1» είναι απόδειξη μιας πράξης κοσμικού κανιβαλισμού. Η τεράστια δύναμη της βαρύτητας της Μαύρης Τρύπας ξεσκίζει κυριολεκτικά τα εξωτερικά αέρια στρώματα του υπεργιγάντιου συντρόφου του. Καθώς τα αέρια αυτά στρώματα καταβαραθρώνονται σπειροειδώς προς την απύθμενη καρδιά της μαύρης τρύπας, τα άτομα από τα οποία αποτελούνται επιταχύνονται και συγκρούονται μεταξύ τους με απίθανες ταχύτητες εκπέμποντας τεράστιες ποσότητες διαφόρων ειδών ενέργειας λίγο πριν χαθούν για πάντα. Από την πρώτη εκείνη ανακάλυψη, έχουν βρεθεί ήδη πολλά ακόμη απίστευτα είδη αστρικών μαύρων τρυπών.

Το παράξενο αυτό αστρικό λείψανο που εκπέμπει υψηλής ενέργειας ακτίνες Χ αλλά και ραδιοακτινοβολίες χαμηλής ενέργειας ονομάζεται SS 433. Το νέφος που το περιβάλλει έχει παραμορφωθεί σ’ ένα οβαλοειδές σχήμα που οφείλεται σε δύο πίδακες ενέργειας οι οποίοι περιστρέφονται σαν ένα ζευγάρι κοσμικών πυροτεχνημάτων. Οι πίδακες αυτοί πρέπει να προέρχονται από έναν δίσκο υλικών που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα η οποία τροφοδοτείται μ’ έναν ασύλληπτο ρυθμό από τον γιγάντιο αστρικό της σύντροφο.

Αρχικά οι ερευνητές που το ανακάλυψαν δεν μπορούσαν να διαπιστώσουν προς τα πού κατευθύνονταν οι πίδακες αυτοί. Πιο επισταμένες όμως παρατηρήσεις μας αποκάλυψαν ότι οι πίδακες είχαν ένα σπειροειδές σχήμα που μάλλον οφείλονταν σε έναν γυροσκοπικά περιστρεφόμενο δίσκο επικάθησης των υλικών. Στο ακραίας υψηλής βαρύτητας περιβάλλον που επικρατεί στη γειτονιά μιας μαύρης τρύπας, η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν παίζει έναν σπουδαίο ρόλο. Πάρτε για παράδειγμα την παραμόρφωση του αστρικού φωτός όπως μας αποκαλύφτηκε από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο «Χαμπλ».

Έναν σχεδόν αιώνα μετά την απόδειξη της παραμόρφωσης του χωρόχρονου, μπορούμε πια να παρατηρήσουμε την απόδειξη του φαινομένου αυτού σε κολοσσιαία κλίμακα. Χάρη στη Γενική Σχετικότητα, μπορούμε πια να παρατηρούμε ολόκληρους γαλαξίες να συμπεριφέρονται σαν γιγάντιοι βαρυτικοί φακοί, των οποίων οι τεράστιες μάζες καμπυλώνουν και παραμορφώνουν το φως που έρχεται από τους πιο απόμακρους γαλαξιακούς μας γείτονες.

Και κάτι ακόμη πιο παράξενο: η Γενική Σχετικότητα προβλέπει ότι τα αντικείμενα με τεράστιες μάζες δημιουργούν χωροχρονικά βαρυτικά κύματα με τον ίδιο τρόπο που ένα βότσαλο δημιουργεί κύματα σε μια λίμνη νερού. Τα μυστηριώδη αυτά κύματα στον ιστό του χώρου και του χρόνου προβλέπονται από την θεωρία ότι δημιουργούνται από διάφορα είδη συγκρούσεων και μετακινήσεων, περιλαμβανομένων και των κρουστικών κυμάτων που σχηματίζονται από την συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών.

Τα εργαστήρια LIGO έχουν στόχο τον εντοπισμό των παλμικών αυτών κινήσεων του χωρόχρονου που έχουν μέγεθος ενός χιλιοστού της διαμέτρου ενός ατομικού πυρήνα. Τα κύματα αυτά πρέπει να δημιουργούνται από την σύγκρουση μαύρων τρυπών που βρίσκονται εκατοντάδες ή και χιλιάδες έτη φωτός μακριά μας. Τα πιο συνηθισμένα όμως είδη βαρυτικών κυμάτων θα μπορέσουν να εντοπιστούν καλύτερα από το Διάστημα, πέρα δηλαδή από τον περιβαλλοντικό θόρυβο της γήινης επιφάνειας. Η NASA και ο Ευρωπαϊκός Διαστημικός Οργανισμός θα χρησιμοποιήσουν την ίδια αυτή ιδέα των εργαστηρίων LIGO σ’ ένα συνδυασμό τριών δορυφόρων που ονομάζεται LISA. Ο νέος αυτός εξερευνητής βαρυτικών κυμάτων θα ακολουθεί τη τροχιά της Γης σε τρεις επακριβείς τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Κι ενώ η διερεύνηση αυτή έχει σχεδιαστεί για να επαληθεύσει την επίδραση της Γενικής Σχετικότητας σ’ ένα περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας, άλλα πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη σε μια προσπάθεια εξερεύνησης πιο απρόσιτων περιοχών στο εσωτερικό του Γαλαξία μας αλλά και πέρα απ’ αυτόν.

Αυτός είναι ο Γαλαξίας μας…απ’ έξω!

Ένας μόνο από τους 100 τουλάχιστον δισεκατομμύρια γαλαξίες που υπάρχουν στο Σύμπαν. Σ’ αυτή την αστρική πολιτεία βρίσκεται το Ηλιακό μας Σύστημα, αφού ο Ήλιος μας δεν είναι παρά ένα από τα 100 δισεκατομμύρια άστρα του. Στις τελευταίες προσπάθειές μας να διερευνήσουμε τα μυστικά που κρύβουν οι Μαύρες Τρύπες ανακαλύψαμε ότι το Σύμπαν είναι πιο βίαιο απ’ οτιδήποτε μπορούσαμε να φανταστούμε, ενώ κυριαρχείται από δυνάμεις που μπορούν να κομματιάσουν κυριολεκτικά τον χώρο και τον χρόνο.

Στην προσπάθειά μας να κατανοήσουμε τις Μαύρες Τρύπες καλύτερα μπαίνουμε πλέον σε μια διαφορετική διάσταση με την βοήθεια ενός τηλεσκοπίου που ονομάζεται «Σουίφτ». Αποστολή του είναι η αναζήτηση αυτών των πιο μυστηριωδών αντικειμένων στο Σύμπαν, αφού όπως είπαμε οι Μαύρες Τρύπες δεν επιτρέπουν ούτε και σ’ αυτό ακόμη το φως να δραπετεύσει από την ελκτική τους δύναμη. Σήμερα όμως έχουμε βάσιμες ελπίδες ότι θα τα καταφέρουμε, αφού οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι το «Σουίφτ» θα τους μεταφέρει στα όρια του Σύμπαντος…. και ίσως ακόμη πιο πέρα!

Για να βρούμε κάτι που κρύβεται μέσα στο σκοτάδι είμαστε αναγκασμένοι να εντοπίσουμε τα αποκαλυπτικά σημάδια που αφήνει πίσω του. Τα όργανα που μεταφέρει το «Σουίφτ» είναι σχεδιασμένα για να καταγράφουν τις εκρήξεις των ακτινοβολιών υψηλής ενέργειας. Αν και οι ακτίνες γάμα δεν μπορούν να εισχωρήσουν στη γήινη ατμόσφαιρα, στο Διάστημα το «Σουίφτ» διαθέτει μια απρόσκοπτη άποψη του Σύμπαντος σ’ αυτού του είδους τις ακτινοβολίες. Οι ακτινοβολίες αυτές εκπέμπονται στη διάρκεια της γέννησης μιας Μαύρης Τρύπας στη διάρκεια του θεαματικού θανάτου ενός γιγάντιου άστρου, με μια έκρηξη «σουπερνόβα». Η έκρηξη αυτή είναι τόσο ισχυρή ώστε λάμπει με την ένταση ενός δισεκατομμυρίου, δισεκατομμυρίων άστρων σαν τον Ήλιο. Κι αυτό που πυροδοτεί ένα τέτοιο φαινόμενο είναι η δύναμη που κυβερνάει τον κόσμο μας: η βαρύτητα.

Οι επιστήμονες πίστευαν ότι η βαρύτητα ήταν μια μυστηριώδης δύναμη που εκπέμπεται στο Διάστημα από αντικείμενα σαν τον Ήλιο μας. Τι θα λέγατε όμως αν ήταν ο χώρος αυτός που έδινε στη βαρύτητα την ελκτική της δύναμή; Μ’ αυτόν τον τρόπο αντιμετώπισε το όλο θέμα ο Άλμπερτ Αϊνστάιν… αφού γι’ αυτόν ο χώρος είναι ένα παραμορφωμένο τετραδιάστατο συνεχές που ονόμαζε «Χωρόχρονο». Και η βαρύτητα δεν είναι παρά η παραμόρφωση του χωρόχρονου από διάφορα σώματα.

Ένα αντικείμενο τίθεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο όταν δεσμεύεται από τον παραμορφωμένο χώρο που το περιβάλλει. Η θεωρία αυτή του Αϊνστάιν εξέφραζε μια πραγματικά ριζοσπαστική αντίληψη, ιδιαίτερα όταν εφαρμόζεται στο έπακρο, στο «άκρον άoτον» της χωροχρονικής παραμόρφωσης. Η επιστήμη εντόπισε αυτό το «άκρον άoτον» σ’ ένα είδος άστρων, που ονομάζονται «Κόκκινοι Υπεργίγαντες» και έχουν μάζα 25 φορές μεγαλύτερη από την μάζα του Ήλιου.

Αυτού του είδους τα άστρα ζουν μερικά μόνο εκατομμύρια χρόνια… ένα μικρό μόνο ποσοστό της ζωής του Ήλιου μας. Βαθιά στο εσωτερικό των άστρων αυτών η βαρύτητα ανεβάζει την θερμοκρασία σε ύψη άνω του ενός δισεκατομμυρίου βαθμών. Τέτοια άστρα πέφτουν θύματα της υπερβολικής θερμότητας και πίεσης που δημιουργείται εκεί όπου τα ελαφρύτερα χημικά στοιχεία μεταστοιχειώνονται σε βαρύτερα στοιχεία. Το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο… το ήλιο σε βηρύλλιο και άνθρακα, κ.ο.κ. μέχρι το 26ο χημικό στοιχείο τον σίδηρο. Ο πυρήνας βαραίνει τόσο πολύ ώστε καταρρέει, καταπίνοντας τον ίδιο του τον εαυτό. Με την κατάρρευση τα υλικά του εξωστρακίζονται και μαζί τους ένα κρουστικό κύμα εκτοξεύεται προς τα έξω… και ο γίγαντας εκρήγνυται ως σουπερνόβα. Όταν η σκόνη καταλαγιάσει, αυτό που έχει απομείνει είναι μια Μαύρη Τρύπα, ένα αντικείμενο με μάζα ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από την μάζα της Γης, αλλά κι ένα εκατομμύριο φορές μικρότερο.

Πρόκειται για μια τρύπα στο τεραδιάστατο χωροχρονικό συνεχές. Ένα σημείο στο χωρόχρονο που όσο το πλησιάζεις η βαρύτητα αφηνιάζει. Είναι σαν να βρισκόμαστε πάνω σ’ ένα αγριεμένο ποτάμι του οποίου το ρεύμα μας παρασέρνει όλο και πιο γρήγορα προς έναν τεράστιο καταρράκτη. Κι όσο πλησιάζουμε τόσο πιο δυνατό είναι και το ρεύμα που μας παρασέρνει. Κατευθυνόμαστε προς ένα σημείο χωρίς γυρισμό. Με κοσμικούς όρους το σημείο αυτό είναι ο «Ορίζοντας Γεγονότων» της Μαύρης Τρύπας, ενώ πέρα από το όριο αυτό δεν υπάρχει επιστροφή, ούτε και γι’ αυτό ακόμη το φως.

Μαύρες Τρύπες: η βαρύτητα στο έπακρο. Κι όμως πρόκειται για κάτι το συνηθισμένο.

Οι αστρονόμοι έχουν ήδη ανακαλύψει δεκάδες Μαύρες Τρύπες στο εσωτερικό του Γαλαξία μας, και υπολογίζουν ότι υπάρχουν δεκάδες ακόμη εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα. Αλλά η βαρύτητα δεν σταματάει εκεί. Γιατί φαίνεται ότι υπάρχει και κάποιο άλλο είδος Μαύρων Τρυπών εκεί έξω. Ψάχνοντας στο εσωτερικό κι άλλων γαλαξιών πέρα από τον δικό μας, οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει πως καθένας απ’ αυτούς κρύβει στο κέντρο του μια τεράστια Μαύρη Τρύπα. Ο γαλαξίας Μ-87, όμως, σε απόσταση πενήντα εκατομμυρίων ετών φωτός, κλέβει την παράσταση. Στο κέντρο του περιέχει μια Μαύρη Τρύπα με μάζα τέσσερα δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη του Ήλιου. Πίσω της έχει αφήσει την υπογραφή της… έναν ισχυρότατο πίδακα υλικών που εκτοξεύτηκε με την ταχύτητα σχεδόν του φωτός.

Από που προέρχεται άραγε μια τόσο βίαιη Μαύρη Τρύπα;

Για να το ανακαλύψουμε θα πρέπει να γυρίσουμε το κοσμικό ρολόι 14 δισεκατομμύρια χρόνια προς τα πίσω, στη γέννηση του Σύμπαντος με μια Μεγάλη Έκρηξη. Ύλη και ενέργεια εκτινάσσονται προς τα έξω καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται. Για να μάθουν από που προέρχονται οι γιγάντιες Μαύρες Τρύπες, οι επιστήμονες προσομοίωσαν τις αρχικές εκείνες στιγμές με την βοήθεια υπερυπολογιστών που διερεύνησαν την μακρά εκείνη διαδικασία της γέννησης των γαλαξιών.

Ευθύς εξ αρχής η βαρύτητα βασίλευε στο Σύμπαν έλκοντας τα πρωτογενή αέρια. Τα σύννεφα αυτά δεν ήταν καθόλου ήρεμα, αφού καθώς η πυκνότητά τους μεγάλωνε θερμαίνονταν όλο και πιο πολύ. Με την πάροδο εκατομμυρίων ετών θερμάνθηκαν τόσο πολύ ώστε κάποια στιγμή πήραν φωτιά… Κι έτσι γεννήθηκαν τα πρώτα άστρα… Η ζωή τους όμως τελείωνε πολύ σύντομα με ισχυρότατες εκρήξεις σουπερνόβα… …ενώ οι πυρήνες τους κατέρρεαν σχηματίζοντας Μαύρες Τρύπες. Δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα… ..και δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, το «Σουίφτ» διερευνά σήμερα τον ουρανό για να ανακαλύψει τις πρώτες αυτές εκρήξεις των σουπερνόβα, και να μας βοηθήσει να μάθουμε το τι απέγιναν οι Μαύρες Τρύπες που σχηματίστηκαν μετά τις εκρήξεις αυτές.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μερικές από τις Μαύρες αυτές Τρύπες γιγαντώθηκαν καθώς κατευθύνονταν σαν τεράστιες μπουλντόζες προς τα κέντρα των γαλαξιών που τους φιλοξενούσαν καταβροχθίζοντας συγχρόνως τα πλούσια κοιτάσματα αερίων και άστρων που βρίσκονταν εκεί. Μερικές Μαύρες Τρύπες μεγάλωσαν ακόμη περισσότερο όταν οι δρόμοι τους διασταυρώθηκαν. Η επιστημονική αυτή προσομοίωση αναπαριστάνει την σύγκρουση γαλαξιών, ένα δράμα που χρειάζεται δύο δισεκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθεί. Οι δύο γαλαξίες γίνονται ένας, ενώ οι Μαύρες Τρύπες στα κέντρα τους συγχωνεύονται σχηματίζοντας μία και μοναδική με γιγάντιες διαστάσεις. Τα αέρια που πέφτουν στο εσωτερικό της συμπιέζονται υπερθερμενόμενα, και εκρήγνυνται μ’ έναν άγριο τρόπο.

Τα εκρηκτικά κύματα από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες εκτείνονται σε αποστάσεις χιλιάδων ετών φωτός. Μπορούν μάλιστα να διαμορφώσουν ακόμη και την δομή και το μέγεθος του νέου γαλαξία, και να τον εμπλουτίσουν με κάτι το απροσδόκητο. Γιατί οι Μαύρες Τρύπες μπορεί να είναι ένας από τους κύριους τρόπους με τους οποίους οι γαλαξίες εμπλουτίζονται με τα χημικά στοιχεία που γεννήθηκαν στο εσωτερικό των άστρων: τον άνθρακα, το οξυγόνο και τον σίδηρο… τα υλικά που σχηματίζουν ηλιακά συστήματα… αλλά και ανθρώπους.

Κι ο Γαλαξίας μας, πως μπόρεσε, άραγε, να τα καταφέρει σ’ όλα αυτά;

Η αστρονόμος Αντρέα Γκετς θέλει να μάθει αν κι ο δικός μας Γαλαξίας διαθέτει μια υπερμεγέθη Μαύρη Τρύπα. Για πάνω από μια δεκαετία, μαζί με την ερευνητική της ομάδα επισκέπτονται την κορυφή του ηφαίστειου Μόνα Κέα στη Χαβάη για να μπορέσουν να το μάθουν. Δουλεύοντας με το γιγάντιο Τηλεσκόπιο Κεκ, η Αντρέα παρακολουθεί μια παράξενη παρουσία στο κέντρο του Γαλαξία μας. Μία ομάδα άστρων περιφέρονται γύρω από ένα σημείο και η Αντρέα μετράει τις ταχύτητές τους για να προβλέψει έτσι τις τροχιές τους. Το τηλεσκόπιο που χρησιμοποιεί είναι τόσο ισχυρό ώστε μπορεί να διασχίσει τον Γαλαξία μας, μέσα από ένα στρώμα κοσμικής σκόνης με πάχος 26.000 ετών φωτός, και να φτάσει στα άστρα του γαλαξιακού κέντρου. Οτιδήποτε κι αν είναι αυτό που τα έχει αιχμαλωτίσει επιταχύνει τα άστρα που βρίσκονται πλησιέστερά του σε ταχύτητες που φτάνουν τα πέντε εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα.

Με αυτά τα δεδομένα, η Αντρέα και η ομάδα της υπολογίζουν ότι ο υπεύθυνος αυτής της κατάστασης αποτελείται από υλικά που φτάνουν σχεδόν τα τέσσερα εκατομμύρια φορές την μάζα του Ήλιου… ατράνταχτη απόδειξη ότι στο κέντρο του Γαλαξία μας παραφυλάει μια υπεργιγάντια Μαύρη Τρύπα. Η Αντρέα έχει αποδείξει την ύπαρξη της Μαύρης Τρύπας χωρίς να την δει απ’ ευθείας. Κι έτσι μένουμε με το ερωτηματικό: πως είναι άραγε τα πράγματα εκεί κοντά; Τώρα πια μπορούμε να πάψουμε να αναρωτιόμαστε και να επισκεφτούμε μόνοι μας το τέρας αυτό του γαλαξιακού κέντρου. Φυσικά, δεν υπάρχει κάποιο διαστημόπλοιο που να κατευθύνεται προς τα ‘κει στο βραχυπρόθεσμο μέλλον, αλλά κάτι τέτοιο δεν μπορεί να μας εμποδίσει αφού μπορούμε να κάνουμε το ταξίδι αυτό χάρη στις τελευταίες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις, τα υπολογιστικά μας μοντέλα και τους ειδικούς προσομοιωτές.

Έχουμε ήδη αφήσει πίσω μας τα προάστια του Γαλαξία στα οποία ζούμε, σε απόσταση δύο τρίτων από το κέντρο του. Ο Γαλαξίας μας εκτείνεται σε απόσταση που μία ακτίνα φωτός χρειάζεται 100.000 χρόνια για να ταξιδέψει από την μια του άκρη ως την άλλη. Ο επόμενος σταθμός μας θα είναι η κεντρική του περιοχή που είναι γεμάτη με άστρα. Όσο πιο μακριά ταξιδεύουμε από την ήσυχη γειτονιά μας, τόσο πιο στριμωγμένα γίνονται τα πράγματα. Μπροστά μας αντιμετωπίζουμε ένα πραγματικό μποτιλιάρισμα άστρων, νεφελωμάτων και υπέρθερμων αερίων, που δεν σταματάει ποτέ. Πλησιάζουμε το κέντρο, και ήδη έχουν αρχίσει να μας πλαισιώνουν σημάδια αναταραχής: λείψανα εκρήξεων σουπερνόβα και στροβιλιζόμενα αέρια σύννεφα. Η πορεία μας έχει χαραχτεί από τις παρατηρήσεις αστρονόμων σαν την Ανδρέα που σημάδεψαν τα σημεία του δρόμου που ακολουθούμε ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο καταγράφονται στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τα ραδιοκύματα έως τις ακτίνες Χ και γάμα. Στο κέντρο όμως οι διάφορες παρατηρήσεις τους μας έχουν αποκαλύψει έναν εσωτερικό χώρο που έχει ξεκαθαρίσει χάρη στην αδηφάγα όρεξη αυτού που βρίσκεται μπροστά μας.

Ένα σύννεφο υπερθερμασμένων αερίων στροβιλίζεται γύρω του. Η Μαύρη Τρύπα τραβάει προς το μέρος της τα αέρια υλικά και αμέσως μετά εκτοξεύει προς τα έξω το μεγαλύτερο μέρος τους. Όλα όσα βλέπεται αυτή τη στιγμή δεν είναι κάποια χολυγουντιανά ειδικά εφέ, αλλά αποτελούν μια πραγματική απεικόνιση όσων συμβαίνουν στο περιβάλλον μιας Μαύρης Τρύπας: είναι η πρώτη φορά που οπτικοποιείται κάτι τέτοιο από τους επιστήμονες. Οδηγός τους είναι ο Αϊνστάιν και όσα λένε οι εξισώσεις του. Ο χώρος στην περιοχή αυτή είναι τόσο πολύ παραμορφωμένος ώστε η Μαύρη Τρύπα συμπεριφέρεται σαν ένας τεράστιος φακός, διασκορπίζοντας το φως που διαχέεται γύρω της. Ώσπου τελικά διασχίζουμε τον «Ορίζοντα Γεγονότων», το σημείο απ’ όπoυ δεν υπάρχει επιστροφή. Μη περιμένετε όμως στο εσωτερικό της Μαύρης Τρύπας να βρείτε ένα απέραντο σκοτάδι, γιατί εκεί μέσα υπάρχει ένα συνονθύλευμα ενέργειας και ύλης.

Κρυμμένο στο χάος αυτό υπάρχει ένα ιδιόμορφο χωροχρονικό σημείο, μια μοναδικότητα, μέσα στην οποία βρίσκεται στριμογμένη ολάκερη η μάζα της Μαύρης Τρύπας. Φανταστείτε τώρα ότι σ’ αυτόν τον κυκεώνα υπάρχει κι ένα «μάτι του κυκλώνα» που με κάποιον μαγικό τρόπο καλμάρει τα πάντα ολόγυρα έτσι ώστε όλες οι παράξενες προβλέψεις των εξισώσεων του Αϊνστάιν να μπορέσουν να κάνουν παιχνίδι. Σ’ αυτή την περίπτωση μπροστά μας θα ανοίξει ένας διάδρομος που θα μας επιτρέψει να δραπετεύσουμε μέσα από μια σκουληκότρυπα στο χώρο και τον χρόνο. Μέσα από τον διάδρομο αυτό μπαίνουμε σε μια «Λευκή Τρύπα». Εδώ μέσα υφίσταται η ίδια παράξενη λογική στο αντίθετό της, έτσι ώστε το φως και η ύλη δεν απορροφάται αλλά εκτοξεύεται προς τα έξω. Προς τα πού όμως;

Μια σκουληκότρυπα είναι ότι καλύτερο μπορεί να συμβεί σε κάποιον χαρακτήρα ενός μυθιστορήματος επιστημονικής φαντασίας που χρειάζεται εσπευσμένα ένα γρήγορο πέρασμα σε κάποιο άλλο Σύμπαν. Η αλήθεια όμως είναι άλλη… Στο εσωτερικό μιας Μαύρης Τρύπας υπάρχει τόσο μεγάλη βιαιότητα ώστε η δημιουργία μιας σκουληκότρυπας είναι αδύνατη, και πόσο μάλλον για να μπορέσουμε να την διασχίσουμε. Όλα αυτά δεν είναι παρά η προσωποποίηση της άκρατης καταστροφικής μανίας της Φύσης σε κλίμακα που μας είναι αδιανόητη. Ή μήπως όχι, αφού στην πραγματικότητα δεν πρόκειται παρά για την απλή διεκπεραίωση των φαινομένων ενός ανήσυχου Σύμπαντος.

Πριν από πολύ καιρό, όταν η Μαύρη αυτή Τρύπα ήταν νέα, οι ισχυροί άνεμοι που εξέπεμπε έσπειραν τον Γαλαξία μας με χημικά στοιχεία που ήσαν αναγκαία για τον σχηματισμό ενός Ήλιου και των πλανητών του, και ορισμένων όντων που κοιτάζοντας τον ουρανό μπορούν σήμερα να αναρωτιούνται: Τι είναι άραγε μια Μαύρη Τρύπα; Η αναζήτηση της απάντησης σ’ αυτό μας το ερώτημα αποκαλύπτει ακόμη μεγαλύτερα σκοτεινά μυστήρια, αλλά και φωτεινές αποκαλύψεις. Μυστικά που κρύβονται……στην άλλη άκρη του άπειρου.

Κι έτσι, καθώς η επιστήμη και η φαντασία του σύγχρονου ανθρώπου προσπαθεί να κατανοήσει ένα Σύμπαν γεμάτο με απίθανες κοσμικές δυνάμεις και επικίνδυνες Μαύρες Τρύπες, μπορούμε να παρηγορηθούμε με την σταθερότητα ενός κόσμου που, προς το παρόν τουλάχιστον, περιφέρεται γύρω από ένα σταθερό άστρο σ’ έναν από τους σπειροειδείς βραχίονες του Γαλαξία μας.
Πρόκειται για ένα κόσμο του οποίου οι κάτοικοι, στην προσπάθειά τους να μάθουν περισσότερα, χρησιμοποίησαν ανέκαθεν την ευφυΐα, την υπομονή και την τεχνολογία τους για να μπορέσουν να διευκρινίσουν την πραγματική φύση του Σύμπαντος που τους περιβάλλει.

***

Από το προφίλ του Διονύση Σιμόπουλου στο facebook

Αντικλείδι , https://antikleidi.com

Σχετικά Άρθρα

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Leave a Reply

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