skip to Main Content

Μαύρες Τρύπες ΙΙ

του Αλέξη Δεληβοριά
 Αστρονόμου

 

Τα τελευταία 50 χρόνια, τη χρονική περίοδο δηλαδή που ακολούθησε την ανακάλυψη των πρώτων κβάζαρ, αυτών των παράξενων υπερφωτεινών πηγών ενέργειας στα πέρατα του σύμπαντος, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι το σύμπαν εμπεριέχει και πολλούς ιδιαίτερα «ενεργούς» γαλαξίες, ο πυρήνας των οποίων εκπέμπει τεράστιες ποσότητες ενέργειας ασύγκριτα μεγαλύτερης από αυτήν που θα μπορούσε να δικαιολογήσει ο αριθμός των άστρων που εμπεριέχει. Όπως αποκαλύφθηκε σταδιακά, αυτοί οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (Active Galactic Nuclei, AGN) μεταβάλλουν τη φωτεινότητά τους σε μια περίοδο που δεν υπερβαίνει τις λίγες εβδομάδες, γεγονός που αποδεικνύει ότι αντλούν την ενέργειά τους από μια περιοχή μεγέθους ανάλογου του μεγέθους του Ηλιακού μας Συστήματος. Επί πλέον, η καταγραφή της περιστροφικής κίνησης των άστρων και των αέριων νεφών που περιβάλλουν αυτούς τους ενεργούς πυρήνες βοήθησε τους αστρονόμους να υπολογίσουν ότι η ποσότητα της ύλης που τους αντιστοιχεί μπορεί να είναι εκατοντάδες εκατομμύρια, ακόμη και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Ήλιου. Οι δύο αυτές παρατηρήσεις οδήγησαν την αστρονομική κοινότητα στο συμπέρασμα ότι οι «μηχανές» που ενεργοποιούν τα κβάζαρ, αλλά και κάθε άλλο ενεργό γαλαξιακό πυρήνα δεν μπορεί να είναι τίποτα άλλο από κολοσσιαίες μαύρες τρύπες.

Τα κβάζαρ, καθώς και μία ακόμη πιο ακραία τους εκδοχή, γνωστή ως blazar, είναι ίσως τα πιο ενεργητικά και φωτεινά αντικείμενα που έχουμε ανακαλύψει στο σύμπαν, ικανά να ακτινοβολούν περισσότερη ενέργεια ακόμη και από ένα τρισεκατομμύριο άστρα σαν τον Ήλιο, από μια περιοχή μάλιστα που, όπως είπαμε, δεν υπερβαίνει συνήθως εκείνη που καταλαμβάνει το Ηλιακό μας Σύστημα. Αν και τα περισσότερα κβάζαρ που έχουν εντοπιστεί μέχρι σήμερα βρίσκονται συνήθως σε κοσμολογικές αποστάσεις από εμάς, το πλησιέστερο που έχει ως τώρα ανακαλυφθεί βρίσκεται «μόλις» 2,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό της Παρθένου. Τα περισσότερα όμως έχουν ανιχνευτεί ακόμη και σε αποστάσεις που αγγίζουν τα 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός, γεγονός που σημαίνει ότι το φως τους που τώρα παρατηρούμε θα πρέπει να ξεκίνησε το ταξίδι του προς τη Γη όταν το σύμπαν ήταν ακόμη νέο, όταν με άλλα λόγια η ηλικία του δεν υπερέβαινε το 1 δισεκατομμύριο έτη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Απ’ ό,τι φαίνεται όμως δεν εμπεριέχουν μόνο τα κβάζαρ υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Πραγματικά, οι περισσότεροι επιστήμονες σήμερα υιοθετούν την άποψη ότι αυτού του είδους οι μαύρες τρύπες θα πρέπει να φιλοξενούνται στους πυρήνες των περισσότερων γαλαξιών του σύμπαντος. Εφόσον όμως, όπως εξηγήσαμε στο άρθρο του προηγούμενου μήνα, και αυτό ακόμη το φως δεν μπορεί να διαφύγει από τη βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας, πού στηρίζουμε την πεποίθησή μας ότι όντως υπάρχουν; Παρατηρήσεις σε μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο οπτικό και στο μικροκυματικό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, καταδεικνύουν ότι οι ταχύτητες περιστροφής των άστρων και των αέριων νεφών που βρίσκονται πλησιέστερα στους πυρήνες πολλών από τους γαλαξίες που έχουν μελετήσει οι αστρονόμοι, είναι τόσο μεγάλες που μόνο το πανίσχυρο βαρυτικό πεδίο μιας κεντρικής και τεράστιας συσσώρευσης ύλης θα μπορούσε να συγκρατήσει στις τροχιές τους. Πολύ περισσότερο, ο υπολογισμός με διάφορες αστρονομικές μεθόδους της ταχύτητας, με την οποία η ύλη αυτή στροβιλίζεται γύρω από τους γαλαξιακούς πυρήνες, εκτός από την επιβεβαίωση της ύπαρξης μιας κεντρικής μαύρης τρύπας, μπορεί με τη βοήθεια της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας να μας αποκαλύψει και τη μάζα της. Τέτοιοι υπολογισμοί στη διάρκεια της τελευταίας δεκαπενταετίας οδήγησαν τους αστρονόμους στο συμπέρασμα ότι και αυτός ακόμη ο Γαλαξίας μας φιλοξενεί στο κέντρο του μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, με μάζα περίπου 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου, γνωστή στους αστρονόμους ως Sagittarius A*. Μέχρι σήμερα υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη αυτών των γιγάντιων μαύρων τρυπών σε κάθε γαλαξία, του οποίου ο πυρήνας περιβάλλεται από ένα κεντρικό «εξόγκωμα» άστρων, συμπεριλαμβανομένων και όλων των ελλειπτικών γαλαξιών. Σε 33 μάλιστα από αυτούς, οι ενδείξεις συνηγορούν υπέρ της άποψης ότι ο πυρήνας τους εμπεριέχει όχι μία μόνο, αλλά δύο από αυτές τις «διαστημικές ρουφήχτρες», οι οποίες στροβιλίζονται η μία γύρω από την άλλη, επιδιδόμενες σ’ ένα είδος κοσμικού βαλς με μαέστρο την ίδια τη βαρύτητα. Τα τελευταία χρόνια, αστρονόμοι του αστεροσκοπείου Tuorla στη Φιλανδία, μελετώντας προσεκτικά τον ενεργό γαλαξιακό πυρήνα OJ287, ένα είδος κβάζαρ 3,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Καρκίνου, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι και αυτός φιλοξενεί ένα ζεύγος μαύρων τρυπών, η μία μάλιστα εκ των οποίων, με μάζα 18 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου, θα πρέπει να είναι και η μεγαλύτερη που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα.

Εκτός όμως από την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο η ύλη που περιβάλλει τους γαλαξιακούς πυρήνες στροβιλίζεται γύρω από αυτά τα αχανή βαρυτικά πηγάδια του διαστήματος, υπάρχει και ένας δεύτερος τρόπος που οδήγησε τους αστρονόμους στο συμπέρασμα της ύπαρξης των γιγάντιων μαύρων τρυπών. Παρατηρήσεις σε μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις ακτίνες Χ μας δείχνουν ότι πολλοί γαλαξιακοί πυρήνες απελευθερώνουν τεράστια ποσά ενέργειας. Ποιος φυσικός μηχανισμός άραγε θα μπορούσε να δικαιολογήσει κάτι τέτοιο; Ποιος φυσικός μηχανισμός θα μπορούσε να εξηγήσει αυτήν τη συνεχή και ακραία έκλυση ενέργειας από γαλαξίες στα πέρατα του ορατού σύμπαντος; Η μοναδική μέχρι στιγμής απάντηση σε αυτό το ερώτημα που άντεξε και εξακολουθεί να αντέχει με επιτυχία τη βάσανο της επιστημονικής διερεύνησης είναι να υποθέσουμε ότι φιλοξενούν στο κέντρο τους μια μαύρη τρύπα ασύλληπτου βάρους. Γιατί, σ’ αυτήν την περίπτωση, καθώς τα γιγάντια νέφη αερίων και σκόνης που την περιβάλλουν περιδινίζονται γύρω της, σχηματίζουν ένα δίσκο υπερθερμασμένων υλικών, τα οποία κάτω από την αδυσώπητη βαρυτική της έλξη στροβιλίζονται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, όλο και πλησιέστερα στον ορίζοντα γεγονότων της. Τα αέρια αυτά θερμαίνονται εξαιτίας της τριβής σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου και ακτινοβολούν ακτίνες Χ, οι οποίες έχουν ήδη ανιχνευτεί από τα διαστημικά μας τηλεσκόπια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μάλιστα, και για λόγους οι οποίοι δεν είναι ακόμη απολύτως κατανοητοί, αλλά που μάλλον σχετίζονται με τα πολύπλοκα και στρεβλωμένα μαγνητικά πεδία τα οποία αναπτύσσονται γύρω από ορισμένες γαλαξιακές μαύρες τρύπες, δημιουργούνται ενεργητικοί πίδακες φορτισμένων σωματιδίων. Οι πίδακες αυτοί εκτοξεύονται προς αντίθετες κατευθύνσεις, με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός σε αποστάσεις ακόμη και χιλιάδες έτη φωτός μακριά.

Εξαιτίας της πεπερασμένης ταχύτητας του φωτός, όσο πιο μακριά κοιτάμε στο σύμπαν, τόσο πιο πίσω στο χρόνο βλέπουμε. Γι’ αυτό και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που έχουν ανακαλυφθεί στα πέρατα του σύμπαντος, καθώς και οι υπερθερμασμένοι δίσκοι υλικών που σχετίζονται μ’ αυτές, αποτελούν ένα στιγμιότυπο μόνο της εξέλιξής τους, που αντιστοιχεί σε μια εποχή, στη διάρκεια της οποίας οι γαλαξίες που τις φιλοξενούσαν ήταν ακόμη πολύ νέοι και οι κεντρικές τους περιοχές πλούσιες σε αέρια και σκόνη, που τις «τροφοδοτούσαν» συνεχώς. Αντιθέτως, οι περισσότεροι από τους πλησιέστερους σε μας γαλαξίες, όπως εξάλλου και ο ίδιος ο Γαλαξίας μας, είναι πολύ περισσότερο «ήσυχοι» και δεν απελευθερώνουν τέτοια ποσά ενέργειας, καθώς η αέρια ύλη που θα τροφοδοτούσε τις κεντρικές μηχανές τους έχει λίγο ως πολύ εξαντληθεί. Σε περιπτώσεις όμως γαλαξιακών συγκρούσεων και γαλαξιακού κανιβαλισμού, όταν δηλαδή ένας μεγαλύτερος γαλαξίας συγχωνεύει έναν μικρότερο, οι ανενεργοί πυρήνες αυτών των γαλαξιών μπορούν να ξαναγίνουν ενεργοί, καθώς η αέρια ύλη που τους τροφοδοτεί ανανεώνεται.

Είδαμε μέχρι τώρα ότι οι γαλαξιακές μαύρες τρύπες θα πρέπει να υπάρχουν στους πυρήνες των περισσότερων γαλαξιών του σύμπαντος. Διαπιστώσαμε ότι κάποιες από αυτές είναι ανενεργές, ενώ κάποιες άλλες εκλύουν τεράστια ποσά ενέργειας. Μάθαμε τέλος, ότι ενώ κάποιες μαύρες τρύπες, όπως αυτή που εντόπισαν οι αστρονόμοι στον πυρήνα του Γαλαξία μας, «περικλείουν» τη μάζα λίγων μόνο εκατομμυρίων ήλιων, κάποιες άλλες μπορεί να είναι και χίλιες φορές μεγαλύτερες. Και ενώ γνωρίζουμε ότι οι αστρικές μαύρες τρύπες αποτελούν κατά μια έννοια το τελικό στάδιο της εξέλιξης των άστρων με μάζα πολλαπλάσια απ’ αυτήν του Ήλιου, οι φυσικές διεργασίες μέσα από τις οποίες γεννιούνται οι υπερμεγέθεις γαλαξιακές μαύρες τρύπες δεν είναι ακόμη απολύτως κατανοητές. Και δεν είναι μόνο αυτό. Μια ολόκληρη σειρά ερωτημάτων, που αφορούν στη γένεση και στην εξέλιξη των υπέρβαρων μαύρων τρυπών του διαστήματος παραμένει ακόμη και σήμερα αναπάντητη. Πού οφείλεται, για παράδειγμα, αυτό το τεράστιο εύρος στις μάζες των γαλαξιακών μαύρων τρυπών που έχουν υπολογίσει οι αστρονόμοι; Σχετίζεται άραγε η μάζα τους με τη μάζα του γαλαξία που τις φιλοξενεί; Και εάν ναι, τι δημιουργήθηκε πρώτα: η μαύρη τρύπα ή μήπως ο γαλαξίας που τη φιλοξενεί; Αυτού του είδους τα ερωτήματα που αποτελούν την κοσμική εκδοχή του αντίστοιχου ερωτήματος για την κότα και το αυγό, δεν έχουν ακόμη απαντηθεί σε ικανοποιητικό βαθμό. Όπως όμως πιστεύουν ο περισσότεροι αστρονόμοι, η γένεση και η εξέλιξη των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών τους, θα πρέπει να είναι άρρηκτα συνδεδεμένες μεταξύ τους. Τα βαθύτερα αίτια αυτού του συσχετισμού αποτελούν αναμφίβολα ένα από τα κορυφαία και αναπάντητα ακόμη ερωτήματα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη αστροφυσική.

 

 

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back To Top