|
Ερευνητές από τα Πανεπιστήμια του Ντιούκ και του Καίμπριτζ
νομίζουν ότι υπάρχει ένας τρόπος για να βρεθεί εάν μερικές μαύρες τρύπες
δεν είναι πραγματικά μαύρες.
 Στην
εικόνα αριστερά απεικονίζεται μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός
γαλαξία. Το μπλε χρώμα εδώ αντιπροσωπεύει την εκροή ακτινοβολίας από υλικό
πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα. Η γκριζωπή δομή που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα
και που έχει το σχήμα τόρου, αποτελείται από αέριο και σκόνη.
Αν βρεθεί μια τέτοια μορφή που οι φυσικοί ονομάζουν
ιδιομορφία "θα συγκλόνιζε το θεμέλιο της γενικής σχετικότητας",
λέει ο Arlie Petters, καθηγητής των μαθηματικών και της φυσικής που
συνεργάστηκε με το Marcus Werner, μεταπτυχιακό σπουδαστή του Καίμπριτζ
στην αστροφυσική, σε μια αναφορά που θα δημοσιευτεί στο ερευνητικό περιοδικό Physical Review D.
"Θα έδειχνε ότι η φύση έχει εκπλήξεις πιο παράξενες ακόμη και από τις
μαύρες τρύπες", προσθέτει ο Petters.
Ο Αλβέρτος Αϊνστάιν αρχικά θεώρησε ότι άστρα μεγαλύτερα από
τον ήλιο μπορούν να καταρρεύσουν και να συμπιεστούν στις λεγόμενες ιδιομορφίες, οντότητες
τόσο περιορισμένες και πυκνές που οι νόμοι της φυσικής μέσα σε αυτές
παύουν να ισχύουν.
Οι αστρονόμοι έχουν βρει από τότε έμμεσα στοιχεία για αυτές τις
οντότητες, οι οποίες είναι γενικά γνωστές ως μαύρες τρύπες λόγω της
υπόθεσης της 'κοσμικής λογοκρισίας'. Αυτή η υπόθεση ΄λέει ότι οι
'πραγματικές'
ιδιομορφίες -- που είναι εκείνες που μπορούν να σχηματιστούν στη φύση
-- πρέπει πάντα να κρύβονται μέσα σε ένα φράγμα γνωστό ως "ορίζοντα γεγονότων", από τον οποίο
ούτε το φως δεν μπορεί ποτέ να δραπετεύσει. Αυτός
ο ορίζοντας τις κάνει να εμφανίζονται μονίμως μαύρες στον υπόλοιπο κόσμο.
Αλλά η κοσμική λογοκρισία είναι "μια ανοικτή υπόθεση που είναι πολύ
δύσκολο να αποδειχθεί, και πολύ δύσκολο να ανασκευαστεί", θεωρεί ο Petters.
¶
Και, παρά τη γενική υποστήριξη για την καθολικότητα των μαύρων οπών, οι
γνωστοί αστροφυσικοί Kip Thorne και John Preskill, δύο ειδικοί στην κοσμολογία της
σχετικότητας στο Τεχνολογικό Ίδρυμα της Καλιφόρνιας, έχουν προτείνει πάνω
από μια δεκαετία τώρα ότι οι γυμνές ιδιομορφίες θα μπορούσαν να
υπάρξουν σε ορισμένες περιπτώσεις. Τώρα οι Petters και Werner έχουν
επινοήσει έναν τρόπο για να εξετάσουν για την παρουσία τους.
Οι αστρονόμοι δεν μπορούν να πουν οπωσδήποτε εάν όλες οι μαύρες τρύπες
είναι πραγματικά μαύρες, μην έχοντας ποτέ διαπεράσει πλήρως την εξωτερική
ύλη που περιβάλλει και κρύβει τέτοια αντικείμενα, λέει ο Petters. Σαν κύριες
αποδείξεις, οι επιστήμονες μπορούν να δείξουν μόνο τα αποτελέσματα της
μεγάλης βαρυτικής έλξης ορισμένων απαρατήρητων οντοτήτων, πάνω στην
περιβάλλουσα τους ύλη. Αυτά τα αποτελέσματα περιλαμβάνουν τις εκπομπές
μιας ιδιαίτερα ενεργητικής ακτινοβολίας, ή τις ακραίες τροχιές των
κοντινών αστεριών.
Αναγνώριση με τον βαρυτικό εστιασμό
Ο Petters είναι ειδικός στον βαρυτικό εστιασμό, ένα άλλο φαινόμενο της
σχετικότητας που επιτρέπει στις μεγάλες πηγές της βαρύτητας (γαλαξίες και
σμήνη γαλαξιών) να διαχωρίσουν το
φως, που προέρχεται από άλλα αστρονομικά αντικείμενα πίσω από τα σμήνη των
γαλαξιών, σε
πολλαπλές εικόνες.
Σε προηγούμενες αναφορές, το Νοέμβριο του 2005 και το Φεβρουάριο του 2006
στο
Physical Review D, αυτός και ο Charles Keeton του
πανεπιστημίου Rutgers πρότειναν έναν τρόπο για να χρησιμοποιηθεί ο
βαρυτικός εστιασμός για
να δείξουν εάν η 'κοσμική λογοκρισία' μπορεί ποτέ να παραβιαστεί.
Εντούτοις, εκείνη η αξιολόγηση περιορίστηκε στις μη-περιστρεφόμενες
ιδιομορφίες που θεωρούνται θεωρητικά πιθανές μόνο. Οι ύποπτες ιδιομορφίες
που έχουν βρει οι αστρονόμοι στο διάστημα μέχρι τώρα, όλες τους εμφανίζονται
να στρέφονται πολύ γρήγορα, μερικές φορές και περισσότερο από 1.000 φορές το δευτερόλεπτο.
Έτσι οι Petters και Werner συνεργάζονται για να δουν εάν θα μπορούσαν
να γενικεύσουν μια εφαρμογή του βαρυτικού εστιασμού για όλες τις
πραγματικές περιστρεφόμενες ιδιομορφίες.
Και το αποτέλεσμά τους ήταν εκπληκτικό, μπορούσαν λέει ο Petters.
Στην εργασία αυτή οι δύο επιστήμονες υιοθέτησαν την άποψη ότι
μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να κρύψει τον ορίζοντα γεγονότων της
και να γίνει μια γυμνή ιδιομορφία, εάν η στροφορμή της είναι μεγαλύτερη από
τη μάζα της.
Αυτό μεταφράζεται σε μια περιστροφή μερικών χιλιάδων περιστροφών το
δευτερόλεπτο, στην περίπτωση μιας μαύρης τρύπας που ζυγίζει περίπου 10
φορές περισσότερο από τον ήλιό μας, εξηγεί ο Werner.
Σε περίπτωση που οι απαραίτητες συνθήκες ικανοποιούνται, οι υπολογισμοί
των Petters και Werner δείχνουν ότι η βαρύτητα
μιας γυμνής ιδιομορφίας θα διαχώριζε το φως των άστρων ή των γαλαξιών
(κάτι που κάνει και το φαινόμενο του βαρυτικού εστιασμού), που είναι στο υπόβαθρο, με
έναν αποκαλυπτικό τρόπο. Κάτι που είναι ενδεχομένως ανιχνεύσιμο με τη
χρησιμοποίηση του υπάρχοντος εξοπλισμού ή τα όργανα που σύντομα θα έρθουν
στα εργαστήρια.
Αυτοί οι πιθανοί τρόποι περιγράφονται από έξι διαφορετικές εξισώσεις
στη μελέτη τους, που συνδέουν την ιδιοπεριστροφή μιας ιδιομορφίας με τον
διαχωρισμό της ακτινοβολίας, τις γωνιακές ευθυγραμμίσεις και τη
φωτεινότητα των δύο διασπασμένων εικόνων.
"Εάν με ρωτήσετε εάν πιστεύω αν υπάρχουν οι γυμνές ιδιομορφίες, θα σας
πω ότι δεν έχω πάρει θέση ακόμα", λέει ο Petters. "Από μία άποψη, ελπίζω ότι
δεν υπάρχουν. Θα προτιμούσα να έχω καλυπτόμενες μαύρες τρύπες.
Αλλά ακόμα είμαι αρκετά απροκατάληπτος για να διασκεδάσω και την
πιθανότητα να υπάρχουν."
|
