Μαύρη τρύπα : Τι είναι και πώς δημιουργείται

Ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, ο Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας, διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο νέο μεγάλο Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT), που πήρε την πρώτη εικόνα από μια μαύρη τρύπα.

Για πρώτη φορά επετεύχθη η απευθείας παρατήρηση μιας μαύρης τρύπας, σύμφωνα με στελέχη του διεθνούς τηλεσκοπίου Event Horizon Telescope (EHT), του Εθνικού Ίδρυματος Επιστημών των ΗΠΑ (NSF) και την Ευρωπαϊκή Επιτροπή.

Μετά από προσπάθειες πολλών ετών και την διασύνδεση διάσπαρτων τηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο οι επιστήμονες κατάφεραν να φωτογραφίσουν τη μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξία Μ87.

Ο Μεσιέ 87 (επίσης γνωστός ως M87, Α της Παρθένου και NGC 4486) είναι το όνομα ενός γιγαντιαίου ελλειπτικού γαλαξία στον αστερισμό της Παρθένου. Είναι ο μεγαλύτερος και φωτεινότερος γαλαξίας μέσα στο βόρειο ομώνυμο σμήνος της Παρθένου

Η μαύρη τρύπα

Μαύρη τρύπα (ή μελανή οπή, αγγλικά: black hole) ονομάζεται το σημείο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο μεγάλες, ώστε τίποτε -ούτε καν τα σωματίδια και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως- να μην μπορεί να ξεφεύγει από αυτό.

Ο όρος «μαύρη τρύπα» είναι ευρύτατα διαδεδομένος και επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ. Δεν αναφέρεται σε τρύπα με τη συνήθη έννοια (οπή), αλλά σε μια περιοχή του χώρου, από την οποία τίποτα δεν μπορεί να επιστρέψει.

Μία μαύρη τρύπα, όπως αναφέρει η wikipedia, είναι το σημείο εκείνο του διαστήματος, όπου κάποτε υπήρχε ο πυρήνας ενός γιγάντιου άστρου, ένας πυρήνας που περιείχε περισσότερο υλικό από δυόμισι ηλιακές μάζες και ο οποίος, στην τελική φάση της εξέλιξης του άστρου, έχασε την πάλη του ενάντια στη βαρύτητα, με αποτέλεσμα το υλικό του να καταρρεύσει και να συμπιεστεί περισσότερο ακόμα και από το υλικό ενός αστέρα νετρονίων.

Αν ήταν εφικτό να συμπτυχθεί ολόκληρη η Γη σε μια ακτίνα 0,9 εκατοστών, δηλαδή στο μέγεθος ενός κερασιού, θα είχε μετατραπεί σε μαύρη τρύπα, καθώς η βαρύτητα της Γης θα γινόταν τόσο ακραία που η ταχύτητα διαφυγής θα έφτανε την ταχύτητα του φωτός. Παρομοίως, αν ο Ήλιος συμπτυσσόταν σε μια ακτίνα 3 χιλιομέτρων (στα 4 εκατομμυριοστά του τωρινού του μεγέθους), θα είχε μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Φυσικά, δεν υπάρχει καμία γνωστή διαδικασία που θα μπορούσε να μετατρέψει τη Γη ή ακόμα και τον Ήλιο, σε μαύρη τρύπα. Η κρίσιμη ακτίνα όπου η ταχύτητα διαφυγής φτάνει την ταχύτητα του φωτός, δημιουργώντας έτσι μια μαύρη τρύπα, ονομάζεται ακτίνα Σβάρτσιλντ.

Η μαύρη τρύπα μπορεί να είναι αστρική, ενδιάμεση ή υπερμεγέθης.

Η σκέψη για αντικείμενα των οποίων τα βαρυτικά πεδία είναι τόσο ισχυρά όπου ακόμη και το ίδιο το φως δεν μπορεί να αποδράσει, έγινε το 18ο αιώνα από τους Τζον Μίτσελ και Πιερ-Σιμόν Λαπλάς. Η πρώτη σύγχρονη λύση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας που θα μπορούσε να χαρακτηρίσει μια Μαύρη Τρύπα, βρέθηκε από τον Καρλ Σβάρτσιλντ το 1916. Αλλά η πρώτη ερμηνεία της ως περιοχή του χώρου από τον οποίο τίποτα δεν μπορεί να αποδράσει εκδόθηκε από τον Ντέιβιντ Φίνκελσταϊν το 1958. Οι μαύρες τρύπες αποτελούσαν αντικείμενα μαθηματικής περιέργειας.

Ο Έλληνας επιστήμονας

Ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, ο Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας, διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο νέο μεγάλο Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT), που πήρε την πρώτη εικόνα από μια μαύρη τρύπα.

Η τερατώδης μαύρη τρύπα, στον γαλαξία Μessier 87, έχει διάμετρο περίπου 40 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων (τρία εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη Γη) και βρίσκεται σε απόσταση 500 εκατομμυρίων τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων.

Ο Δ. Ψάλτης και οι συνεργάτες του ανέλαβαν -για πρώτη φορά σε τέτοια αστροφυσική κλίμακα- να εξετάσουν κατά πόσο η εικόνα της μαύρης τρύπας επαληθεύει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Γι’ αυτό το σκοπό αυτό ανέπτυξαν τα σχετικά «τεστ» και κατέληξαν στη σημαντική διαπίστωση ότι ο Αϊνστάιν για μια ακόμη φορά δικαιώθηκε, καθώς η εικόνα της μαύρης τρύπας τελικά ταιριάζει πολύ καλά στις προσομοιώσεις που είχαν προηγηθεί με βάση τη θεωρία.

Αμέσως μετά την ανακοίνωση, ο ελληνικής καταγωγής αστροφυσικός δήλωσε: «Το Τηλεσκόπιο ΕΗΤ για πρώτη φορά μας επέτρεψε να ελέγξουμε τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Το μέγεθος και η σκιά (σ.σ. της μαύρης τρύπας του γαλαξία Μ87 που φωτογραφήθηκε) επιβεβαιώνει τις ακριβείς προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, αυξάνοντας έτσι την εμπιστοσύνη μας σε αυτή τη θεωρία που έχει κλείσει ένα αιώνα. Η απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας είναι μόνο η αρχή της προσπάθειας μας να αναπτύξουμε νέα εργαλεία που θα μας επιτρέψουν να ερμηνεύσουμε τα άκρως πολύπλοκα δεδομένα της φύσης».

Εκτός από το ΕΗΤ, είναι μέλος στις επιστημονικές ομάδες των αποστολών LOFT του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και NICER της NASA, καθώς του επιστημονικού συμβουλευτικού συμβουλίου του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ στη Βόννη

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας που ελήφθη από το τηλεσκόπιο «Event Horizon Telescope-ΕΗΤ», χαιρετίστηκε σε όλο τον κόσμο ως μια σημαντική ανακάλυψη, που παρέχει οπτική πλέον απόδειξη για την ύπαρξη των μαύρων οπών, ενώ παράλληλα επιβεβαιώνει τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν και ανοίγει νέες προοπτικές για την έρευνα στο σύμπαν. Περισσότεροι από 200 ερευνητές από την Ευρώπη, την Αμερική και την Ανατολική Ασία συμμετείχαν στο κοσμοϊστορικό διεθνές εγχείρημα.