Οι μαύρες τρύπες, αντικείμενα που από καιρό αιχμαλωτίζουν τη φαντασία, βρίσκονται στο επίκεντρο της σύγχρονης αστροφυσικής, ειδικά μετά από πρόσφατες ανακαλύψεις που αμφισβητούν την κατανόησή μας για τη φυσική. Αυτά τα κοσμικά φαινόμενα, που κάποτε θεωρούνταν καλά κατανοητά, αποκαλύπτουν τώρα νέες πτυχές που ωθούν τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τα καθιερωμένα μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης.
Οι αστρικές Μαύρες Τρύπες: Το Τέλος της Ζωής των Άστρων Η πιο παλιά και καλά κατανοητή κατηγορία είναι οι αστρικές μαύρες τρύπες. Αυτές δημιουργούνται στο τέλος της ζωής πολύ μεγάλων άστρων. Ενώ ένα άστρο σαν τον Ήλιο, μετά από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, θα εξαντλήσει τα καύσιμα στον πυρήνα του, θα απελευθερώσει τα εξωτερικά του στρώματα αερίου και θα αφήσει πίσω του έναν πυκνό πυρήνα που ονομάζεται λευκός νάνος, δημιουργώντας ένα όμορφο νεφέλωμα.
Για άστρα όμως που είναι οκτώ ή δέκα φορές πιο ογκώδη από τον Ήλιο, η μοίρα είναι πολύ διαφορετική. Όταν εξαντληθούν τα καύσιμά τους, ο πυρήνας τους καταρρέει και υφίσταται ολική, αυθόρμητη πυρηνική σύντηξη, εκτινάσσοντας τα "έντερα" του άστρου με μια τεράστια έκρηξη που ονομάζεται σουπερνόβα. Μια τέτοια έκρηξη μπορεί να επισκιάσει έναν ολόκληρο γαλαξία. Συνήθως, ο πυρήνας που απομένει μετά από μια σουπερνόβα είναι μια πυκνή σφαίρα νετρονίων, γνωστή ως αστέρας νετρονίων, πολύ πιο πυκνός από έναν λευκό νάνο.
Ωστόσο, αν ένα άστρο έχει 10, 11, 12 ή 15 φορές τη μάζα του Ήλιου, έχει τόσο μεγάλη μάζα που όταν ο πυρήνας του καταρρέει, συνεχίζει να καταρρέει, καθώς η κατάρρευση είναι ισχυρότερη από την έκρηξη που θα συνέβαινε διαφορετικά. Καταρρέει στον εαυτό του, δημιουργώντας μια μαύρη τρύπα. Αυτά τα άστρα χάνουν κάποια μάζα στην πορεία, αλλά αυτό που συμπιέζεται στη μαύρη τρύπα μπορεί να είναι 6, 7, 8, 9 ή 10 φορές η μάζα του Ήλιου – αυτές είναι οι αστρικές μαύρες τρύπες. Αναμένουμε να υπάρχουν διάσπαρτες σε όλο τον γαλαξία μας, σε σημεία όπου άστρα γεννήθηκαν, έζησαν τη ζωή τους και πέθαναν.
Οι Υπερμεγέθεις Μαύρες Τρύπες: Οι Καρδιές των Γαλαξιών Προς το τέλος του 20ού αιώνα, άρχισαν να υπάρχουν υποψίες ότι τα κέντρα των γαλαξιών ενδέχεται να φιλοξενούν όχι οποιαδήποτε μαύρη τρύπα, αλλά μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, πολύ πιο ογκώδη από αυτές που προκύπτουν από τη αστρική εξέλιξη. Με τη χρήση επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων, όπως το Hubble, ανακαλύφθηκε ότι κάθε γαλαξίας που έχουμε παρατηρήσει έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Για παράδειγμα, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας είναι τέσσερις ή πέντε εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, ενώ αυτή της Ανδρομέδας είναι 100 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου.
Δεν γνωρίζουμε ακόμα πώς δημιουργούνται αυτές οι τεράστιες μαύρες τρύπες, αλλά είναι σαφές ότι αποτελούν ένα θεμελιώδες στοιχείο του σύμπαντος. Τα κέντρα των γαλαξιών είναι πολύ δραστήρια μέρη, με νέφη αερίου που χάνουν ενέργεια και μπορούν να πέσουν στο κέντρο, "τρώγοντας" από αυτές τις μαύρες τρύπες. Επίσης, μπορούν να έλκουν άστρα και να τα "ξεφλουδίζουν" όταν πλησιάζουν πολύ. Αυτοί είναι μηχανισμοί μέσω των οποίων οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μεγαλώνουν, τρεφόμενες με υλικό που περιπλανιέται πολύ κοντά. Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι όσο πιο ογκώδης είναι ένας γαλαξίας, τόσο πιο ογκώδης είναι η μαύρη τρύπα του, ακόμα και οι "μικροσκοπικοί" γαλαξίες έχουν τις "μικροσκοπικές" υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους.
Το Νέο Αίνιγμα: Οι Μαύρες Τρύπες Ενδιάμεσης Μάζας και το "Χάσμα Μάζας" Για δεκαετίες, υπήρχαν μόνο αυτές οι δύο κατηγορίες: οι αστρικές και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Ωστόσο, πρόσφατα άρχισαν να εμφανίζονται μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας, δηλαδή μαύρες τρύπες που δεν μπορούν να είναι το τελικό προϊόν της αστρικής εξέλιξης. Ενώ η αστρική εξέλιξη είναι ένας θρίαμβος της αστροφυσικής του 20ού αιώνα, γνωρίζουμε ότι δεν μπορεί να παραγάγει μια μαύρη τρύπα 20 ή 30 φορές τη μάζα του Ήλιου από ένα μόνο άστρο.
Η ανακάλυψη μαύρων τρυπών που είναι 30, 40, 50, ή ακόμα και 100 φορές τη μάζα του Ήλιου μας έχει αφήσει χωρίς ιδέα για το πώς σχηματίζονται. Αυτές οι μαύρες τρύπες εμπίπτουν σε ένα "χάσμα μάζας", ένα εύρος όπου τα τρέχοντα μοντέλα αστρικής εξέλιξης υποδηλώνουν ότι δεν θα έπρεπε να υπάρχουν. Οι επιστήμονες διερευνούν αν αυτές δημιουργούνται από τη συγχώνευση μικρότερων δυαδικών μαύρων τρυπών ή αν υπάρχει κάποια άλλη, άγνωστη διεργασία που τις δημιουργεί από το μηδέν.
Η Επιστήμη στην Πρωτοπορία Αυτή η ανακάλυψη, μαζί με την ανίχνευση της πιο ογκώδους συγχώνευσης μαύρων τρυπών που έχει καταγραφεί ποτέ –με αστρονομικά υψηλές περιστροφές κοντά στα θεωρητικά όρια– μας αναγκάζει να επανεξετάσουμε όλα όσα πιστεύαμε ότι γνωρίζαμε. Αυτό δεν είναι πρόβλημα, αλλά μια συναρπαστική εποχή για την αστροφυσική. Το να βρισκόμαστε στην πρωτοπορία της επιστήμης σημαίνει να αντιμετωπίζουμε αδιέξοδα, να συναντιόμαστε σε συνέδρια, να γράφουμε ερευνητικές εργασίες, να κάνουμε αξιολόγηση από ομοτίμους και να προσπαθούμε να κατανοήσουμε τι συμβαίνει, προχωρώντας μπροστά. Αν επιβεβαιωθούν οι παρατηρήσεις, θα αλλάξουν τον τρόπο που σκεφτόμαστε για το πώς σχηματίζονται, αναπτύσσονται και συγκρούονται οι μαύρες τρύπες, ανοίγοντας νέους δρόμους στην κατανόηση του σύμπαντος.
*Σχηματισμός από Άστρα Μεγάλης Μάζας: Οι αστρικές μαύρες τρύπες είναι το τελικό στάδιο στην εξέλιξη άστρων που είναι πολύ πιο ογκώδη από τον Ήλιο, συγκεκριμένα, άστρα που έχουν 10, 11, 12 ή και 15 φορές τη μάζα του Ήλιου.
- Διαδικασία Θανάτου: Όταν αυτά τα άστρα εξαντλήσουν τα πυρηνικά τους καύσιμα, ο πυρήνας τους καταρρέει. Σε αντίθεση με μικρότερα άστρα που γίνονται λευκοί νάνοι (όπως ο Ήλιος) ή αστέρες νετρονίων (μετά από σουπερνόβα), η τεράστια μάζα αυτών των άστρων προκαλεί τη συνέχιση της κατάρρευσης του πυρήνα. Η κατάρρευση είναι τόσο ισχυρή που υπερνικά την έκρηξη σουπερνόβα που θα συνέβαινε διαφορετικά, και ο πυρήνας καταρρέει στον εαυτό του, δημιουργώντας μια μαύρη τρύπα.
- Μάζα: Αν και το άστρο χάνει κάποια μάζα κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η μάζα που συμπιέζεται στη μαύρη τρύπα είναι συνήθως 6, 7, 8, 9 ή 10 φορές τη μάζα του Ήλιου.
- Προσδοκία Κατανομής: Αναμένεται ότι αυτές οι αστρικές μαύρες τρύπες είναι διάσπαρτες σε όλο τον γαλαξία, στα σημεία όπου άστρα γεννήθηκαν, έζησαν τη ζωή τους και πέθαναν.
Αυτή η κατηγορία μαύρων τρυπών, μαζί με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, αποτελούσαν τις δύο γνωστές κατηγορίες για δεκαετίες, μέχρι την πρόσφατη ανακάλυψη των μαύρων τρυπών ενδιάμεσης μάζας.
0 Σχόλια