Η πρώτη φωτογραφία μίας μαύρης τρύπας!

Oι επιστήμονες του διεθνούς Τηλεσκοπίου Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT) ανακοίνωσαν ότι για πρώτη φορά «φωτογράφησαν» τη μεγάλη μαύρη τρύπα που υπάρχει στο κέντρο ενός γαλαξία, ή μάλλον τη «σκιά» που αυτή ρίχνει στο φωτεινό υπόβαθρο των αερίων που στροβιλίζονται γύρω της, αφού είναι αδύνατο να δει κανείς τι πραγματικά υπάρχει στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας, από όπου δεν μπορεί να δραπετεύσει τίποτε, ούτε το φως.

Η εν λόγω μαύρη τρύπα βρίσκεται στον γαλαξία M87. Έχει τρία εκατομμύρια φορές το μέγεθος της Γης, ενώ χαρακτηρίστηκε από τους επιστήμονες ως «τέρας». Βρίσκεται 55 εκατομμύρια έτη φωτός (500 εκατομμύρια τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα) μακριά και φωτογραφήθηκε από οχτώ τηλεσκόπια.

«Αυτό που βλέπουμε είναι μεγαλύτερο από ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα» ανέφερε ο καθηγητής Heino Falcke στο BBC.

Η πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας

Έτσι, για πρώτη φορά έχουμε την πρώτη εικόνα από τις «σκιές» που ρίχνουν γύρω τους οι μαύρες τρύπες, οι οποίες προκαλούν ακραίες καμπυλώσεις του χωροχρόνου. Περιβαλλόμενες από στροβιλιζόμενα καυτά νέφη σκόνης και αερίων, εκπέμπουν ισχυρή ακτινοβολία και προδίδουν έμμεσα την ύπαρξη τους.

Το επίτευγμα, που αποτελεί ορόσημο στην αστρονομία και στην αστροφυσική, θεωρήθηκε δεόντως σημαντικό, ώστε η σχετική ανακοίνωση έγινε με έξι ταυτόχρονες συνεντεύξεις σε έξι πόλεις: στην Ουάσιγκτον (η κεντρική εκδήλωση που διοργανώθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), στις Βρυξέλλες (διοργανώθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή με τη συμμετοχή του Ευρωπαίου επιτρόπου για την Έρευνα-Επιστήμη-Καινοτομία Κάρλος Μοέδας), στη Σαγκάη της Κίνας, στην Ταϊπέι της Ταϊβάν, στο Σαντιάγο της Χιλής και στο Τόκιο της Ιαπωνίας.

Σε συνέντευξη στις Βρυξέλλες, ο Κάρλος Μοέδας, Επίτροπος αρμόδιος για την έρευνα, την επιστήμη και την καινοτομία, δήλωσε: «Η λογοτεχνία συχνά εμπνέει την επιστήμη και οι μαύρες οπές κεντρίζουν εδώ και χρόνια τα όνειρα και την περιέργειά μας. Σήμερα, χάρη στη συμβολή Ευρωπαίων επιστημόνων, η ύπαρξη μαύρων οπών δεν αποτελεί πλέον μια θεωρητική και μόνον έννοια. Αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη αποδεικνύει και πάλι πως η από κοινού καταβολή προσπάθειας με εταίρους σε παγκόσμιο επίπεδο μπορεί να οδηγήσει στην επίτευξη του αδιανόητου και στη διεύρυνση του ορίζοντα των γνώσεών μας.»

Η χρηματοδότηση της ΕΕ μέσω του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ΕΣΕ) παρείχε σημαντική στήριξη στο EHT. Ο πρόεδρος του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ΕΣΕ) καθηγητής Ζαν-Πιέρ Μπουργκινιόν ανέφερε: «Συγχαίρω τους επιστήμονες από όλο τον κόσμο, οι οποίοι έκαναν αυτή την ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ανακάλυψη και διεύρυναν τα σύνορα της γνώσης. Θα ήθελα να εκφράσω την ιδιαίτερη ικανοποίησή μου για το γεγονός ότι επιστήμονες οι οποίοι χρηματοδοτούνται από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας, συνέβαλαν αποφασιστικά σε αυτή την πρωτοποριακή ανακάλυψη. Η τολμηρή προσέγγιση της ΕΕ για τη χρηματοδότηση τέτοιου τύπου ριζικά πρωτοποριακής βασικής έρευνας οδηγεί άλλη μια φορά σε επιτυχία. Δικαιώνει, επίσης, και πάλι τον στόχο του ΕΣΕ όσον αφορά τη χρηματοδότηση έρευνας υψηλού κινδύνου/υψηλού κέρδους.»

Η διευθύντρια του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών (NSF) των ΗΠΑ Φρανς Κόρντοβα δήλωσε ότι «είναι μια τεράστια μέρα για την αστροφυσική. Βλέπουμε πλέον αυτό που δεν μπορεί να ειδωθεί. Οι μαύρες τρύπες έχουν εξάψει τις φαντασίες επί δεκαετίες. Έχουν εξωτικές ιδιότητες και είναι μυστηριώδεις για μας. Όμως, με περισσότερες παρατηρήσεις σαν τη σημερινή, αρχίζουν να αποκαλύπτουν τα μυστικά τους».

Η ανακάλυψη παρουσιάστηκε σε έξι επιστημονικές εργασίες στο περιοδικό αστροφυσικής Astrophysical Journal Letters.

Κομβικό ρόλο στο νέο μεγάλο Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT), που πήρε την πρώτη εικόνα από μία μαύρη τρύπα, διαδραμάτισε, όπως μεταδίδει το ΑΠΕ, ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, ο Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας.

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 τη σημερινή 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».

Ο Δημήτρης Ψάλτης γεννήθηκε στις Σέρρες το 1970 και πήρε το πτυχίο Φυσικής από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης το 1992. Έκανε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις (1997) και υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, στο Πανεπιστήμιο ΜΙΤ και στο Ινστιτούτο Προωθημένων Μελετών του Πανεπιστημίου Πρίνστον, ενώ -μεταξύ άλλων διακρίσεων- έχει βραβευθεί από το Ίδρυμα Μποδοσάκη (2005).

Από το 2003 διδάσκει στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, όπου σήμερα είναι καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής. Οι έρευνές του εστιάζονται στον έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν σε κοσμική κλίμακα, μελετώντας κυρίως τις μαύρες τρύπες και τους αστέρες νετρονίων.

Ο κ. Ψάλτης ασχολείται με το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων από τα πρώτα στάδιά του. Με την ερευνητική ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνας ανέπτυξε τα τεστ της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, που το τηλεσκόπιο ΕΗΤ πραγματοποιεί. Επίσης έχει αναπτύξει αλγόριθμους προσομοίωσης σε υπολογιστές, που προέβλεψαν εκ των προτέρων πώς θα μοιάζουν οι πρώτες εικόνες από τις μαύρες τρύπες.

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.

Τι είναι μία μαύρη τρύπα;

Το 1915 ο Άλμπερτ Αϊνστάιν παρουσίασε μία επαναστατική ιδέα, η οποία έμελλε να αλλάξει ριζικά τη θεώρηση που είχε η ανθρωπότητα για τη βαρύτητα και τη φύση του χώρου και του χρόνου.

Σύμφωνα με τη θεωρία του κορυφαίου φυσικού, οι τρεις χωρικές διαστάσεις και αυτή του χρόνου αποτελούν μία οντότητα η οποία ονομάζεται χωροχρόνος. Για να το καταλάβουμε καλύτερα, θα μπορούσαμε να φανταστούμε ένα τεντωμένο ύφασμα το οποίο καμπυλώνεται στις περιοχές όπου υπάρχουν μάζες. Όσο μεγαλύτερες είναι αυτές οι μάζες, τόσο μεγαλύτερη είναι και η καμπύλωση του χωροχρόνου.

Αυτό το μοντέλο άλλαξε ριζικά την εικόνα της βαρύτητας όπως αναλυόταν από τον Νεύτωνα, ο οποίος πρώτος ασχολήθηκε με αυτήν, δίνοντας μάλιστα και τους ανάλογους μαθηματικούς τύπους. Σύμφωνα με τον Νεύτωνα, η βαρύτητα είναι μία δύναμη που ασκείται ακαριαία μεταξύ δύο σωμάτων.

Όπως προέκυψε όμως από τη θεωρία της σχετικότητας, η βαρύτητα είναι το αποτέλεσμα της καμπύλωσης του χωροχρόνου που προκαλείται από την ύπαρξη μιας μεγάλης μάζας. Δηλαδή τα σώματα δεν έλκονται, αλλά αναγκάζονται να ακολουθήσουν την καμπύλωση του χωροχρόνου κινούμενα στις συντομότερες τροχιές.

Αυτή η θεωρία, λοιπόν, του Αϊνστάιν οδήγησε σε μία πολύ παράξενη ιδέα. Στην ιδέα ύπαρξης ενός σώματος με πολύ μεγάλη μάζα, η οποία είναι συγκεντρωμένη σε έναν πολύ μικρό χώρο. Ένα τέτοιο σώμα θα μπορούσε να καμπυλώσει τον χωροχρόνο σε τέτοιο βαθμό γύρω του, που η καμπύλωση θα δημιουργούσε έναν δρόμο.

Ένα τέτοιο αντικείμενο μπορεί να σχηματισθεί στο τέλος της ζωής ενός μεγάλου άστρου. Ο πυρήνας καταρρέει κάτω από τη βαρύτητα του σώματος και συμπιέζεται σε ένα πολύ σημείο άπειρης πυκνότητας, το οποίο ονομάζεται μοναδικότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσα ο χωροχρόνος γύρω από το σημείο να καμπυλωθεί τόσο έντονα, που πρακτικά αποκόβεται από το υπόλοιπο σύμπαν. Δηλαδή, τίποτα δεν μπορεί να δραπετεύσει από αυτόν τον χώρο, καμία πληροφορία, ούτε καν το ίδιο το φως. Ο σκοτεινός χώρος γύρω από αυτό το σημείο ονομάζεται μαύρη τρύπα, όρος που επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό Τζον Γουίλερ.

Μέχρι τώρα έχουν βρεθεί δύο τύποι μαύρων οπών: οι αστρικές (μερικές φορές βαρύτερες από τον ήλιο μας) ή οι υπερμεγέθεις (περίπου τόσο βαριές όσο κι ένας μικρός γαλαξίας).

Η απλούστερη μαύρη τρύπα είναι μία τρύπα σταθερή με αμελητέα περιστροφή. Για τις μαύρες τρύπες αυτές μίλησε ο Γερμανός φυσικός Karl Schwarzschild . Σύμφωνα με τον Schwarzschild, οποιοδήποτε αντικείμενο μπορεί να γίνει μαύρη τρύπα αρκεί να γίνει τόσο πυκνό, που η ταχύτητα που θα απαιτείται για να διαφύγουμε από το βαρυτικό του πεδίο να είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

Μπορούμε να υπολογίσουμε την ακτίνα μίας τέτοιας σφαίρας με τον τύπο Rs=2GM/c2. Έτσι, αν θέλαμε να μετατρέψουμε τη Γη σε μαύρη τρύπα, θα έπρεπε να εγκλωβίσουμε όλη τη μάζα της μέσα μία σφαίρα ακτίνας 9 χιλιοστών. Αν πάλι θέλαμε να μετατρέψουμε τον ήλιο σε μαύρη τρύπα, θα έπρεπε να εγκλωβίσουμε τη μάζα του σε μία σφαίρα ακτίνας 3 χιλιομέτρων.

Ορίζοντας γεγονότων

Η περίμετρος μίας μαύρης τρύπας ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Πρόκειται στην ουσία για σύνορο από το οποίο δεν μπορεί να δραπετεύσει καμία πληροφορία.

Με τις μαύρες τρύπες ασχολήθηκε επισταμένα ο μεγάλος Βρετανός φυσικός Στήβεν Χόκινγκ, ο οποίος κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι μαύρες τρύπες ακτινοβολούν. Όπως υποστήριξε ο Χόκινγκ, το κενό μπορεί να γεννήσει ζεύγη εικονικών σωματιδίων τα οποία εξουδετερώνονται μεταξύ τους πριν καν παρατηρηθούν.

Εάν, όμως, ένα τέτοιο ζεύγος δημιουργηθεί πολύ κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, τότε τα σωματίδια δεν θα προλάβουν να εξουδετερωθούν, άρα το εξωτερικό σωματίδιο θα δραπετεύσει και θα γίνει πραγματικό. Έτσι η μαύρη τρύπα θα μοιάζει να εκπέμπει ακτινοβολία, η οποία ονομάζεται ακτινοβολία Χόκινγκ.

Μέχρι σήμερα η ύπαρξη των μαύρων οπών τεκμαίρεται έμμεσα από τις επιδράσεις που ασκούν στο περιβάλλον τους, αλλά ποτέ κανείς δεν έχει «δει» μια μαύρη τρύπα ή μάλλον τι υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα.

To τηλεσκόπιο ΕΗΤ

Το τηλεσκόπιο ΕΗΤ, που ξεκίνησε να δημιουργείται το 2012, αποτελείται από ένα ευρύ δίκτυο οκτώ διάσπαρτων και συντονισμένων μεταξύ τους ραδιοτηλεσκοπίων σε διάφορα μέρη του κόσμου. Αυτά δημιουργούν -μέσω της διασύνδεσης τους με τη βοήθεια της συμβολομετρίας και ενός υπερυπολογιστή- ένα ενιαίο τεράστιο εικονικό τηλεσκόπιο με μέγεθος σχεδόν όσο η Γη, το οποίο καταγράφει τις ακτινοβολίες ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από μια μαύρη τρύπα. Με αυτό τον τρόπο, δημιουργείται αρκετή δυνατότητα μεγέθυνσης, ώστε να απεικονισθεί η περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα, του λεγόμενου «ορίζοντα γεγονότων», πέρα από τον οποίο τίποτε δεν υπάρχει επιστροφή, ούτε για το φως. Μια μαύρη τρύπα είναι μαύρη, ακριβώς επειδή δεν μπορούν να βγουν φωτόνια από εκεί.

Το ΕΗΤ, που έκανε τις πρώτες παρατηρήσεις του το 2017, διαθέτει επιμέρους «μάτια» στις ΗΠΑ (τηλεσκόπια SMT σε Αριζόνα και James Clerk Maxwell σε Χαβάη), Μεξικό (τηλεσκόπιο LMT), Χιλή (τηλεσκόπια ALMA του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και APEX), Ισπανία (τηλεσκόπιο IRAM), Ανταρκτική (Τηλεσκόπιο Νοτίου Πόλου), Γαλλία (Άλπεις) και Γροιλανδία. Στο μέλλον ακόμη περισσότερα τηλεσκόπια αναμένεται να προστεθούν στο δίκτυο του ΕΗΤ, αυξάνοντας περαιτέρω τις δυνατότητές του.

Μέχρι τώρα το τηλεσκόπιο ΕΗΤ έχει στρέψει την προσοχή του σε δύο μαύρες τρύπες:

-Στην κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή και ως «Τοξότης Α*» (Sagittarius A* ή εν συντομία Sgr A*), που απέχει περίπου 26.000 έτη φωτός από τη Γη (245 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα) και έχει μάζα τέσσερα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου μας, άρα η διάμετρος της εκτιμάται σε περίπου 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα, κατά προσέγγιση το 10% του μεγέθους του ηλιακού μας συστήματος. Αν και φαίνεται μεγάλη, λόγω της απόστασης της από τη Γη, είναι σα να προσπαθεί να φωτογραφήσει κανείς μια μπαλίτσα γκολφ πάνω στη Σελήνη. Βρίσκεται σε φάση «ύπνωσης», καθώς δεν καταναλώνει ενεργά μεγάλες ποσότητες γειτονικών άστρων και αερίων.

-Στην κατά πολύ μεγαλύτερη και πιο ενεργή μαύρη τρύπα στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξία Μessier 87 (Μ87) στον αστερισμό της Παρθένου, σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, η οποία έχει μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο, συνεπώς ο ορίζοντας γεγονότων της είναι πολύ μεγαλύτερος από του Τοξότη Α*.

πηγη

Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Google photo

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s