Αστρονόμοι θα «φωτογραφίσουν» πρώτη φορά μία μαύρη τρύπα

Από το 1915, όταν ο Γερμανός φυσικός προέβλεψε την ύπαρξή τους ως μία λύση των εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, οι μαύρες τρύπες έχουν εξάψει τη φαντασία όχι μόνο των επιστημόνων, αλλά και των καλλιτεχνών.

Ένας σημαντικός λόγος είναι πως μέχρι σήμερα η ερευνητική κοινότητα δεν έχει στην πραγματικότητα «δει» κάποια μαύρη τρύπα, αφού η ανίχνευσή τους γίνεται έμμεσα, από τις βαρυτικές δυνάμεις που ασκούν στους γειτονικούς αστέρες, αλλά και την ακτινοβολία που εκπέμπουν καθώς «καταπίνουν» ύλη.

Ωστόσο, αυτό αναμένεται να αλλάξει σύντομα, καθώς μία διεθνής ομάδα επιστημόνων θα επιστρατεύσει ένα δίκτυο επίγειων ραδιοτηλεσκοπίων, για να «φωτογραφίσει» για πρώτη φορά μία μαύρη τρύπα. Θέτοντας σε λειτουργία το δίκτυο στις αρχές Απριλίου, στόχος των επιστημόνων είναι να αποτυπώσουν τον Τοξότη Α*, τη μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας και έχει 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο.

Ορίζοντας γεγονότων

Οι μαύρες τρύπες είναι τα υπολείμματα πολύ μεγάλων άστρων που «κατέρρευσαν» υπό την επίδραση της ίδιας της βαρύτητάς τους, με συνέπεια να έχουν τόσο έντονο βαρυτικό πεδίο ώστε να «φυλακίζουν» ακόμη και το ίδιο το φως που εκπέμπουν. Για τον ίδιο λόγο, «καταπίνουν» οποιοδήποτε φωτόνιο ή σώμα βρεθεί στην εμβέλεια αυτού του πεδίου, η οποία ονομάζεται «ορίζοντας γεγονότων».

Επομένως, οι επιστήμονες δεν θα «φωτογραφίσουν» τη μαύρη τρύπα αλλά τον «ορίζοντα γεγονότων» της, αποτυπώνοντας τη σκόνη και τα αέρια που περιδινίζονται γύρω της, πριν αυτή τα «καταπιεί». Όλη αυτή η ύλη, λόγω της κυκλικής κίνησής της, εκπέμπει ακτίνες φωτός, οι τροχιές των οποίων διαταράσσονται από το πανίσχυρο βαρυτικό πεδίο.

Για τον ίδιο λόγο, μεταβάλλεται επίσης το χρώμα του φωτός όπως και η φωτεινότητά του. Έτσι, από την επίδραση που έχει η βαρύτητα της μαύρης τρύπας στα τρία αυτά χαρακτηριστικά της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας, οι επιστήμονες ελπίζουν πως θα καταφέρουν να ανασυνθέσουν την εικόνα του ορίζοντα γεγονότων.

«Εικονικό» ραδιοτηλεσκόπιο

Το δίκτυο των ραδιοτηλεσκοπίων ονομάζεται Event Horizon Telescope και περιλαμβάνει επιστημονικά όργανα από τις τέσσερις γωνιές του πλανήτη – όπως την Ανταρκτική, τη Χιλή και την Ισπανία. Με τον συνδυασμό όλων αυτών των ραδιοτηλεσκοπίων, το δίκτυο θα λειτουργεί σαν ένα «εικονικό» ραδιοτηλεσκόπιο, με μέγεθος όσο ο πλανήτης.

«Φωτογραφίζοντας» τον Τοξότη Α*, στόχος των επιστημόνων δεν είναι να αποδείξουν πειραματικά πως οι μαύρες τρύπες όντως υπάρχουν. Άλλωστε, εκτός από τις έμμεσες ενδείξεις από τη βαρυτική τους επίδραση στην ύλη που τις περιβάλλει, από πέρυσι οι επιστήμονες έχουν ένα ακόμη παρατηρησιακό δεδομένο που αποδεικνύει την ύπαρξή τους – τα βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο μελανών οπών, που ανιχνεύθηκαν από τις πειραματικές διατάξεις LIGO στις ΗΠΑ.

«Crash test» για τη Γενική Σχετικότητα

Ωστόσο, η πρώτη άμεση εικόνα μίας μαύρης τρύπας θα ανοίξει τον δρόμο για να απαντηθούν σημαντικές ερωτήσεις, όπως για παράδειγμα σχετικά με τη διαδικασία με την οποία «καταβροχθίζουν» ύλη. Ακόμη πιο κεφαλαιώδες είναι πως οι επιστήμονες θα μπορούν πλέον να ελέγξουν κατά πόσο η περιγραφή της βαρύτητας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, στο πλαίσιο της Γενικής Σχετικότητας, ανταποκρίνεται στην περίπτωση των πανίσχυρων βαρυτικών πεδίων γύρω από τις μαύρες τρύπες.

Αν η απάντηση είναι αρνητική, τότε αυτό θα σημαίνει πως θα χρειασθεί μία νέα βαρυτική θεωρία, για να περιγράψει τα φαινόμενα που παρατηρούνται γύρω ένα τέτοιο «υπόλειμμα» άστρου