Της Γεωργίας Αλέξη
Τα αστέρια είναι τεράστιες, πύρινες, αέριες σφαίρες με θερμοκρασία χιλιάδων βαθμών Κελσίου και η ενέργεια που εκλύουν προέρχεται από τη μετατροπή ελαφρών πυρήνων (υδρογόνο) σε βαρύτερους (μέχρι σίδηρο), με τη λεγόμενη διαδικασία σύντηξης, κατά την οποία πυρήνες ενώνονται μεταξύ τους, παράγοντας ενέργεια. Ο Ηλιος είναι ένας συνήθης αστέρας και το λαμπρότερο ουράνιο σώμα στον ουρανό μας.
Όπως οι βιολογικοί οργανισμοί έχουν κύκλο ζωής, έτσι έχουν και τα αστέρια γέννηση, ενηλικίωση και θάνατο. Τα αστρικά «πτώματα» είναι τριών ειδών: α) ο πυρήνας μένει ως λευκός νάνος, ή ο αστέρας εκρήγνυται (έκρηξη υπερκαινοφανούς), και ως αποτέλεσμα μένει β) ένας αστέρας νετρονίων ή γ) μια «μαύρη τρύπα».
Για να καταλήξει σε «μαύρη τρύπα», η μάζα του άστρου θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 18 ηλιακές μάζες και, μετά την έκρηξη υπερκαινοφανούς, να συμπιεστεί σε έκταση μόλις ενός ποδοσφαιρικού σταδίου.
Στη διάρκεια της ζωής του, ο αστέρας διατηρείται για πολύ καιρό σταθερός, εφόσον οι δυνάμεις της βαρύτητας που τον κρατάνε «συμπαγή» και η πίεση που προκαλείται από τις συντήξεις των πυρήνων βρίσκονται σε ισορροπία. Ο «επιθανάτιος ρόγχος» αρχίζει όταν αυτές οι δύο δυνάμεις πάψουν να εξισορροπούνται.
Όταν η δύναμη της βαρύτητας υπερβεί την πίεση, τότε ο αστέρας αρχίζει να καταρρέει υπό την επίδραση της βαρύτητας κι αν ο καταρρέων πυρήνας ενός υπερκαινοφανούς ξεπερνάει τις τρεις ηλιακές μάζες, τότε συμπιέζεται όλο και πιο πολύ, έως ότου καταλήξει σε μια υπερσυμπαγή σφαίρα, όπου η βαρύτητα γίνεται πανίσχυρη και τίποτα δεν είναι ικανό να διαφύγει από το πεδίο έλξης της, ούτε καν το φως που η ταχύτητά του είναι η μέγιστη δυνατή στο Σύμπαν.
Αυτές οι πολύ πυκνές και υπέρμαζες σφαίρες είναι εκείνες που ονομάζουμε «μαύρες τρύπες». Ως τρύπα φανταζόμαστε ένα κενό, χωρίς ύλη, σε μια επιφάνεια, ωστόσο αυτές οι αστροφυσικές οντότητες δεν μοιάζουν με τις συνήθεις τρύπες - είναι ογκώδεις, τρισδιάστατες σφαιρικές, γεμάτες με συμπυκνωμένη ύλη και άπειρο σκοτάδι.
Ο όρος «τρύπα» χρησιμοποιείται λόγω της μυστηριώδους συμπεριφοράς τους, αφού οτιδήποτε πλησιάσει πέρα από ένα συγκεκριμένο σημείο δεν μπορεί να υπερνικήσει το βαρυτικό τους πεδίο και «πέφτει» μέσα σ' αυτές.
Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί -αρχικά- θεωρητικά, από τη θεωρία βαρύτητας του Αϊνστάιν. Σύμφωνα με τη βαρυτική θεωρία, οποιοδήποτε υλικό σώμα στο Σύμπαν δημιουργεί γύρω του παραμόρφωση στον χώρο, όπως ένα μικρό μπαλάκι αφημένο σε ένα -οριζόντια δεμένο στον αέρα- σεντόνι.
Η παραμόρφωση είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη μάζα έχει το αντικείμενο. Η ίδια θεωρία υποστηρίζει, επίσης, πως είναι δυνατό να υπάρξει κάποιο αντικείμενο, αρκετά συμπιεσμένο, ώστε η δύναμη της βαρύτητάς του να παραμορφώσει τόσο τον περιβάλλοντα χώρο, που να «ανοίξει» μια τέτοια «τρύπα» στη δομή του Σύμπαντος και, εν τέλει, το ίδιο το αντικείμενο να καταφέρει να εξαφανιστεί.
Τον Φεβρουάριο του 2016, το πείραμα του LIGO απέδειξε την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων (μετά τη σύγκρουση δυο τέτοιων σωμάτων), επιβεβαιώνοντας τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και καθιστώντας τις «μαύρες τρύπες» πραγματικότητα…
Ανακαλύπτοντας «μαύρες τρύπες», έμμεσα…
Τα περισσότερα αστέρια είναι σε ζεύγη -διπλά συστήματα-, τα οποία περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Για παράδειγμα, παρατηρώντας ένα διπλό σύστημα, όπου το ένα μέλος εκπέμπει σε ακτίνες Χ, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα και τα τροχιακά χαρακτηριστικά του συνοδού αστέρα και τελικά να εξαγάγουμε, μέσω αυτών, τη μάζα του αστέρα ακτίνων Χ. Όταν η μάζα του αστέρα ακτίνων Χ είναι μεγαλύτερη από 2-3 ηλιακές μάζες, συμπεραίνουμε πως αυτός δεν μπορεί παρά να είναι μόνο «μαύρη τρύπα».
Όταν το αστέρι δεν είναι σε διπλό σύστημα, αρκεί να παρατηρήσουμε μόνο τις ακτίνες Χ και τη ραδιοακτινοβολία που εκπέμπει ένα σώμα, καθώς πέφτει στην -πιθανή- «μαύρη τρύπα». Υπάρχουν, τέλος, αντικείμενα στα κέντρα των γαλαξιών που εκπέμπουν ακτινοβολία Χ και ραδιοακτινοβολία, τα οποία γνωρίζουμε ότι έχουν πάρα πολύ μεγάλη μάζα, από τον τρόπο που κινούνται οι αστέρες γύρω από αυτά και λόγω της παρουσίας λαμπερής σκόνης που τα περιβάλλει.
Συμπεραίνουμε έμμεσα πως και αυτά τα αντικείμενα είναι «μαύρες τρύπες».
* Κάθε ημέρα, οι συνεργάτες του μη κερδοσκοπικού οργανισμού επικοινωνίας επιστημονικών θεμάτων στο ευρύ κοινό SciCo παρουσιάζουν με απλά λόγια ένα θέμα που φέρνει την επιστήμη πιο κοντά μας.
** Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Φιλελεύθερος», αρ. φύλλου 52.
