Γιγάντιες μαύρες τρύπες και βαρυτικά κύματα

Νέα τεχνική που βασίζεται στη μελέτη της περιστροφής των πάλσαρς, υπόσχεται στους αστρονόμους την πολυπόθητη ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων, αλλά και την κατανόηση του φαινομένου των υπερμαζικών μελανών οπών.

Στο κέντρο της πλειοψηφίας των γαλαξιών βρίσκονται γιγάντιες μαύρες τρύπες, με μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Το κέντρο του Γαλαξία μας για παράδειγμα φιλοξενεί μια μαύρη τρύπα που ζυγίζει όσο τέσσερα εκατομμύρια Ήλιοι, ενώ η μεγαλύτερη που έχει παρατηρηθεί ποτέ στο Σύμπαν, απέχει 308 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς, βρίσκεται στο κέντρο του ελλειπτικού γαλαξία NGC 4889, και υπολογίζεται να έχει μάζα 21 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Παρόλο που οι επιστήμονες γνωρίζουν την ύπαρξη αυτών των αντικειμένων, δυσκολεύονται να εξηγήσουν γιατί είναι τόσο μεγάλα. Σε μια προσπάθεια να αποκρυπτογραφήσουν τα μυστικά της εξέλιξης των μαύρων τρυπών, οι αστρονόμοι μελετούν ένα συγκεκριμένο τύπο άστρων, τα πάλσαρ. Πρόκειται για αστέρες νετρονίων, οι οποίοι περιστρέφονται με μεγάλες ταχύτητες.

Τα άστρα νετρονίων σχηματίζονται μετά από μία υπερκαινοφανή έκρηξη (supernova). Αποτελούνται μονάχα από νετρόνια, και είναι υπέρπυκνα καθώς οι τεράστιες βαρυτικές πιέσεις σπρώχνουν τα νετρόνια πολύ κοντά μεταξύ τους. Δημιουργούνται από βαριά άστρα, λίγο μικρότερα από αυτά που θα καταλήξουν να γίνουν μαύρες τρύπες.

Τα πάλσαρ, καθώς περιστρέφονται εκπέμπουν ακτινοβολία ανάλογη της συχνότητας περιστροφής τους. Οι παλμοί από τα πάλσαρ είναι εξαιρετικής ακρίβειας, οπότε εάν οι αστρονόμοι παρατηρήσουν αλλαγές στη συχνότητα τους, μπορούν να εξάγουν το συμπέρασμα πως κάτι άλλαξε στο περιβάλλον του πάλσαρ. Η τεχνική αυτή μπορεί να αποβεί χρήσιμη για αντικείμενα που δεν μπορούν να παρατηρηθούν με άμεσο τρόπο, όπως οι μαύρες τρύπες.

«Οι μαύρες τρύπες είναι σχεδόν αδύνατο να μελετηθούν απευθείας, αλλά με αυτή την τεχνική σκοπεύουμε να προχωρήσουμε σε μια πολύ ενδιαφέρουσα εποχή στην αστρονομία», σχολιάζει ο Ραμές Μπατ, μέλος μια ομάδας αστρονόμων που χρησιμοποιεί το ραδιοτηλεσκόπιο CSIRO στην ανατολική Αυστραλία, επικεντρώνοντας στα πάλσαρ.

Ένα μεγάλο ερώτημα σχετικά με το σχηματισμό των γιγαντιαίων μελανών οπών, είναι εάν δημιουργούνται από συγκρούσεις μικρότερων που ενώνονται μεταξύ τους. Στην περίπτωση που ισχύει κάτι τέτοιο, η ένδειξη θα ερχόταν από την παρουσία βαρυτικών κυμάτων, τα οποία αναμένεται να είναι αρκετά ισχυρά σε μία τέτοια περίπτωση. Τα βαρυτικά κύματα προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά εδώ και σχεδόν έναν αιώνα δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ εξαιτίας της πολύ χαμηλής τους ενέργειας.

«Ωστόσο μια συνένωση μαύρων τρυπών, μπορεί να παράξει βαρυτικά κύματα που να μπορούν να παρατηρηθούν», υποστηρίζει ο Δρ. Μπατ. Η ομάδα των αστρονόμων, έχει θέσει τα όρια κάτω από τα οποία θα είναι δυνατή η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων τα οποία διαπερνάνε τους παλμούς από 20 πάλσαρ για τα οποία έχουν συγκεντρώσει στοιχεία.

Όταν τα βαρυτικά κύματα διαπερνάνε το χωροχρόνο, μεταβάλλουν τοπικά την απόσταση μεταξύ δύο αντικειμένων. Στην περίπτωση της ακτινοβολίας των πάλσαρ, θα επηρεάσουν τη συχνότητά τους, καθώς θα διασταυρώνονται. Με ενδελεχή ανάλυση της ακτινοβολίας των πάλσαρ, οι επιστήμονες ευελπιστούν πως θα είναι σε θέση να ανιχνεύσουν βαρυτικά κύματα για πρώτη φορά, αν και κάτι τέτοιο θα απαιτήσει χρόνο.

Μέχρι σήμερα πάντως, το βασικό συμπέρασμα της έρευνάς τους, είναι πως οι υπερμαζικές μαύρες τρύπες, δε δημιουργούνται μονάχα από συμπτύξεις μικρότερων μαύρων τρυπών. Επίσης έθεσαν συγκεκριμένα όρια στις μεταβολές των συχνοτήτων της ακτινοβολίας των πάλσαρ τις οποίες θα προκαλούσαν τα βαρυτικά κύματα.

Πηγή: Ναυτεμπορική