Τι είναι, τελικά, μια μαύρη τρύπα; Όλα όσα θέλεις να γνωρίζεις

Μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή στο Διάστημα όπου η ελκτική δύναμη της βαρύτητας είναι τόσο ισχυρή σε βαθμό που το φως δεν μπορεί να διαφύγει. Η ισχυρή βαρύτητα εμφανίζεται επειδή η ύλη έχει συμπιεστεί σε έναν μικροσκοπικό χώρο. Αυτή η συμπίεση μπορεί να λάβει χώρα στο τέλος της ζωής ενός άστρου. Ορισμένες μαύρες τρύπες είναι αποτέλεσμα των άστρων που πεθαίνουν. Καθώς το φως δεν μπορεί να διαφύγει, οι μαύρες τρύπες είναι αόρατες. Ωστόσο, τα διαστημικά τηλεσκόπια με ειδικά όργανα μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό των μαύρων τρυπών παρατηρώντας την συμπεριφορά υλικών και άστρων που βρίσκονται σε πολύ κοντινή απόσταση από αυτές.

Πόσο μεγάλες είναι οι μαύρες τρύπες

Οι μαύρες τρύπες μπορούν να έχουν διάφορα μεγέθη, αλλά υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι μαύρων τρυπών που καθορίζονται από τη μάζα και το μέγεθος τους. Οι μικρότερες είναι γνωστές ως αρχέγονες μαύρες τρύπες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτός ο τύπος μαύρης τρύπας είναι τόσο μικρός όσο ένα άτομο, αλλά συγκεντρώνει τη μάζα ενός μεγάλου βουνού. Ο πιο συνηθισμένος τύπος μεσαίου μεγέθους μαύρων οπών ονομάζεται "αστρικός". Η μάζα μιας αστρικής μαύρης τρύπας μπορεί να είναι έως και 20 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου και μπορεί να χωρέσει μέσα σε μια σφαίρα με διάμετρο περίπου 16 χιλιομέτρων. Δεκάδες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας ενδέχεται να υπάρχουν εντός του Γαλαξία μας.

Οι μεγαλύτερες μαύρες τρύπες ονομάζονται "υπερμεγέθεις". Αυτές οι μαύρες τρύπες έχουν μάζα μεγαλύτερη από 1 εκατομμύριο Ήλιους μαζί και θα χωρούσαν μέσα σε μια σφαίρα με διάμετρο περίπου όσο το μέγεθος του ηλιακού συστήματος μας. Επιστημονικά στοιχεία δείχνουν ότι κάθε μεγάλος γαλαξίας περιέχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας ονομάζεται Τοξότης Α. Έχει μάζα ίση με περίπου 4 εκατομμύρια Ήλιους και θα χωρούσε μέσα σε μια σφαίρα με διάμετρο περίπου στο μέγεθος του Ήλιου.

Πως σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες

Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι σχηματίστηκαν στο πρώιμο Σύμπαν, αμέσως μετά το Big Bang. Οι αστρικές μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν το κέντρο ενός πολύ μεγάλου άστρου καταρρέει προς τον εαυτό του. Αυτή η κατάρρευση προκαλεί επίσης μια υπερκαινοφανή έκρηξη (supernova), ή ένα εκρηκτικό άστρο, που εκτοξεύει μέρος του στο Διάστημα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν την ίδια εποχή με τον γαλαξία στον οποίο βρίσκονται. Το μέγεθος της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας σχετίζεται με το μέγεθος και τη μάζα του γαλαξία στον οποίο βρίσκεται.

Πως αντιλαμβάνονται οι επιστήμονες την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας

Μια μαύρη τρύπα δεν είναι ορατή λόγω της ισχυρής βαρύτητας που ελκύει όλο το φως στο κέντρο της. Ωστόσο, οι επιστήμονες μπορούν να δουν τις επιπτώσεις της ισχυρής βαρύτητας στα αστέρια και τα αέρια γύρω της. Εάν ένα αστέρι βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα συγκεκριμένο σημείο του διαστήματος, οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν την κίνηση του αστέρα για να διαπιστώσουν αν βρίσκεται σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Όταν μια μαύρη τρύπα και ένα αστέρι περιστρέφονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, παράγεται φως υψηλής ενέργειας. Τα επιστημονικά όργανα μπορούν να αντιληφθούν αυτό το φως υψηλής ενέργειας. Η βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας μπορεί μερικές φορές να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να αποσπάσει τα εξωτερικά αέρια του άστρου και να δημιουργήσει γύρω της έναν δίσκο που ονομάζεται δίσκος προσαύξησης. Καθώς το αέριο από τον δίσκο προσαύξησης εισέρχεται σπειροειδώς στη μαύρη τρύπα, το αέριο θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και απελευθερώνει ακτινοβολία Χ προς όλες τις κατευθύνσεις. Τα τηλεσκόπια της NASA μετρούν την ακτινοβολία ακτίνων-Χ και οι αστρονόμοι αξιοποιούν αυτές τις πληροφορίες για να μάθουν περισσότερα για τις ιδιότητες μιας μαύρης τρύπας.

Θα μπορούσε μια μαύρη τρύπα να «καταπιεί» τη Γη;

Οι μαύρες τρύπες δεν περιφέρονται στο Σύμπαν, καταπίνοντας τυχαία κόσμους. Ακολουθούν τους νόμους της βαρύτητας όπως και τα άλλα αντικείμενα στο Διάστημα. Η τροχιά μιας μαύρης τρύπας θα έπρεπε να είναι πολύ κοντά στο ηλιακό σύστημα για να επηρεάσει τη Γη, πράγμα που δεν είναι πιθανό. Αν μια μαύρη τρύπα που έχει την ίδια μάζα με τον Ήλιο μπορούσε να τον αντικαταστήσει, η Γη δεν θα έπεφτε μέσα. Η μαύρη τρύπα με την ίδια μάζα με τον Ήλιο θα διατηρούσε την ίδια βαρύτητα. Οι πλανήτες θα εξακολουθούσαν να βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, όπως και τώρα γύρω από τον Ήλιο.

Θα μπορούσε ο Ήλιος να καταλήξει σε μαύρη τρύπα;

Ο Ήλιος δεν έχει αρκετή μάζα για να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα. Σε δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο ήλιος θα βρίσκεται στο τέλος της ζωής του, θα γίνει ένας κόκκινος γίγαντας. Τότε, όταν θα έχει καταναλώσει τα τελευταία καύσιμά του, θα αποβάλει τα εξωτερικά του στρώματα και θα μετατραπεί σε ένα λαμπερό δακτύλιο αερίου που ονομάζεται πλανητικό νεφέλωμα. Τέλος, το μόνο που θα απομείνει από τον Ήλιο θα είναι ένας ψυχρός λευκός νάνος.

Πως μελετά η NASA τις μαύρες τρύπες

Η NASA μαθαίνει για τις μαύρες τρύπες χρησιμοποιώντας διαστημικά όργανα όπως το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra, ο δορυφόρος Swift και το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi. Το Fermi εκτοξεύτηκε το 2008 και παρατηρεί ακτίνες γάμμα - την πιο ενεργητική μορφή φωτός - σε αναζήτηση υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και άλλων αστρονομικών φαινομένων. Διαστημικά όργανα όπως τα παραπάνω βοηθούν τους επιστήμονες να απαντήσουν σε ερωτήματα σχετικά με την προέλευση, την εξέλιξη και τον προορισμό του Σύμπαντος.