Αστροφυσική, Διάστημα

Οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είναι σκοτεινά αστέρια με «καρδιές Planck»

Written by Δ.Μ.

Οι μαύρες τρύπες, αυτά τα τέρατα βαρύτητας που ονομάζονται έτσι επειδή κανένα φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τα νύχια τους, είναι μακράν τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα του σύμπαντος. Αλλά μια νέα θεωρία προτείνει ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να μην είναι καθόλου μαύρες. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, αυτές οι μαύρες τρύπες μπορεί αντιθέτως να είναι σκοτεινά αστέρια που φιλοξενούν εξωτική φυσική στον πυρήνα τους. Αυτή η μυστηριώδης νέα φυσική μπορεί να αναγκάσει αυτά τα σκοτεινά αστέρια να εκπέμπουν έναν παράξενο τύπο ακτινοβολίας. και αυτή η ακτινοβολία θα μπορούσε με τη σειρά της να εξηγήσει όλη τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν, η οποία ελκύει βαρυτικά τα πάντα αλλά δεν εκπέμπει φως.

Share

Οι μαύρες τρύπες, αυτά τα τέρατα βαρύτητας που ονομάζονται έτσι επειδή κανένα φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τα νύχια τους, είναι μακράν τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα του σύμπαντος.  Αλλά μια νέα θεωρία προτείνει ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να μην είναι καθόλου μαύρες. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, αυτές οι μαύρες τρύπες μπορεί αντιθέτως να είναι σκοτεινά αστέρια που φιλοξενούν εξωτική φυσική στον πυρήνα τους. Αυτή η μυστηριώδης νέα φυσική μπορεί να αναγκάσει  αυτά τα σκοτεινά αστέρια να εκπέμπουν έναν παράξενο τύπο ακτινοβολίας. και αυτή η ακτινοβολία θα μπορούσε με τη σειρά της να εξηγήσει όλη τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν, η οποία ελκύει βαρυτικά τα πάντα αλλά δεν εκπέμπει φως. 

blackholesΟι «μαύρες τρύπες» με πυρήνα Planck δεν θα είχε ιδιομορφία, οπότε μια μαύρη τρύπα δεν θα φιλοξενούσε πλέον έναν ορίζοντα γεγονότων (όπως αυτός που απεικονίζεται σε αυτήν την εικόνα) 

Τι είναι όμως τα σκοτεινά αστέρια

Χάρη στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν , η οποία περιγράφει πώς η ύλη στρεβλώνει τον χωροχρόνο, γνωρίζουμε ότι ορισμένα τεράστια αστέρια μπορούν να καταρρεύσουν στον εαυτό τους σε τέτοιο βαθμό που συνεχίζουν να καταρρέουν και να συρρικνώνονται σε ένα απείρως μικρό σημείο – μια ανωμαλία στον χωρόχρονο, μια ιδιομορφία.

Μόλις σχηματιστεί η ιδιομορφία, περιβάλλεται από έναν ορίζοντα γεγονότων. Αυτός είναι ο απόλυτος μονόδρομος δρόμος στο σύμπαν. Στον ορίζοντα του γεγονότος, η βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας είναι τόσο δυνατή ώστε για να φύγετε, θα πρέπει να ταξιδέψετε πιο γρήγορα από ό, τι το φως. Δεδομένου ότι το ταξίδι πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός απαγορεύεται εντελώς, οτιδήποτε διασχίζει το κατώφλι είναι καταδικασμένο για πάντα.

Ως εκ τούτου, προκύπτει μια μαύρη τρύπα.

Αυτές οι απλές αλλά εκπληκτικές απόψεις έχουν διατηρηθεί έως και μετά από δεκαετίες παρατηρήσεων. Οι αστρονόμοι έχουν παρακολουθήσει το πως η ατμόσφαιρα ενός αστεριού απορροφάται από μια μαύρη τρύπα. Έχουν δει αστέρια σε τροχιά γύρω από μαύρες τρύπες. Οι φυσικοί στη Γη έχουν “ακούσει” τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται όταν συγκρούονται μαύρες τρύπες. Έχουμε τραβήξει ακόμη και μια φωτογραφία της “σκιάς” μιας μαύρης τρύπας – της τρύπας που ξεχωρίζει  από τη λάμψη του περιβάλλοντος αερίου.

Και όμως, τα μυστήρια παραμένουν στην καρδιά της επιστήμης της μαύρης τρύπας. Η ίδια η ιδιότητα που ορίζει μια μαύρη τρύπα – η ιδιομορφία ή και μοναδικότητα – φαίνεται να είναι φυσικά αδύνατη, επειδή η ύλη δεν μπορεί στην πραγματικότητα να καταρρεύσει σε ένα απείρως μικρό σημείο. 

Πυρήνας ενέργειας Planck

Αυτό σημαίνει ότι η σημερινή κατανόηση των μαύρων οπών θα πρέπει τελικά να ενημερωθεί ή να αντικατασταθεί με κάτι άλλο που μπορεί να εξηγήσει τι βρίσκεται στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας. 

Αλλά αυτό δεν εμποδίζει τους φυσικούς να δοκιμάσουν.

Μία νέα θεωρία της ιδιομορφίας της μαύρης τρύπας αντικαθιστά αυτά τα απείρως μικροσκοπικά σημεία της απείρως συμπιεσμένης ύλης με κάτι πολύ πιο εύγευστο: ένα απίστευτα μικροσκοπικό σημείο απίστευτα συμπιεσμένης ύλης . Το τελευταίο ονομάζεται πυρήνας Planck, επειδή η ιδέα θεωρεί ότι η ύλη μέσα σε μια μαύρη τρύπα συμπιέζεται μέχρι τη μικρότερη δυνατή κλίμακα, το μήκος του Planck, που είναι 1,6 * 10 ^ -35 m.

Για να καταλάβετε το μέγεθος του μήκους Planck μπορεί να κάνουμε την εξής απεικόνιση: εάν ένα σωματίδιο ή μια κουκίδα μεγέθους περίπου 0,1 mm (η διάμετρος της ανθρώπινης τρίχας, η οποία είναι κοντά στο μικρότερο μέγεθος που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι) μεγεθύνεται σε μέγεθος ώστε να είναι τόσο μεγάλο όσο το παρατηρήσιμο σύμπαν, τότε μέσα σε αυτή την “κουκκίδα” στο μέγεθος του σύμπαντος, το μήκος του Planck θα είναι περίπου το μέγεθος μιας πραγματικής κουκίδας 0,1 mm (σαν την τρίχα). Εναλλακτικά: Υπάρχουν περίπου 62 τάξεις μεγέθους μεταξύ του μήκους Planck (1.616 * 10 ^ -35 m.) και της διαμέτρου του παρατηρήσιμου σύμπαντος (1 * 10 ^ 27 m.). Στη μέση, 31 τάξεις μεγέθους (Δέκα εκατομμύρια τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια) και από τα δύο άκρα, βρίσκονται τα ανθρώπινα μαλλιά (διάμετρος ~ 100 μικρόμετρα).

Στη φυσική, το μήκος του Planck, που υποδηλώνεται ℓP, είναι μια μονάδα μήκους. Είναι επίσης το μειωμένο μήκος κύματος Compton ενός σωματιδίου με μάζα Planck. Είναι ίσο με 1.616255 (18) × 10−35 m. Είναι μια μονάδα στο σύστημα μονάδων Planck, που αναπτύχθηκε από τον φυσικό Max Planck. Το μήκος Planck μπορεί να οριστεί από τρεις θεμελιώδεις φυσικές σταθερές: την ταχύτητα του φωτός σε κενό, τη σταθερά Planck και τη σταθερά της βαρύτητας.

Είναι ένα πολύ πολύ μικρό μέγεθος.

Με έναν πυρήνα Planck, που δεν θα ήταν πια ιδιομορφία, μια μαύρη τρύπα δεν θα φιλοξενούσε πλέον έναν ορίζοντα γεγονότων – δεν θα υπήρχε μέρος όπου η βαρυτική έλξη να υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός. Αλλά στους εξωτερικούς παρατηρητές, η βαρυτική έλξη θα ήταν τόσο ισχυρή που θα φαινόταν και θα ενεργούσε σαν ορίζοντας γεγονότων. Μόνο εξαιρετικά ευαίσθητες παρατηρήσεις, για τις οποίες δεν έχουμε ακόμη την τεχνολογία, θα μπορούσαν να μας πουν τη διαφορά.

Σκοτεινή ύλη

Τα ριζοσπαστικά προβλήματα απαιτούν ριζικές λύσεις, και επομένως η αντικατάσταση της «ιδιομορφίας» με τον πυρήνα «Planck» δεν είναι τόσο παράλογο, παρόλο που η θεωρία αυτή μέχρι τώρα είναι  ένα αχνό σκίτσο ενός περιγράμματος, μία θεωρία χωρίς τη φυσική ή τα μαθηματικά για να περιγράψει με αυτοπεποίθηση αυτό το είδος του περιβάλλοντος. Με άλλα λόγια, οι πυρήνες Planck είναι το ισοδύναμο της φυσικής απλών ιδεών.

Και γι αυτό πρέπει να κάνουμε υπολογισμούς, γιατί οι μοναδικότητες χρειάζονται κάποια σοβαρή σκέψη. Και μπορεί να υπάρχουν κάποιες πρόσθετες παρενέργειες με αυτή τη θεωρία. Για παράδειγμα, να εξηγήσομε το μυστήριο της σκοτεινής ύλης.

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 85% της μάζας του σύμπαντος, αλλά δεν αλληλεπιδρά ποτέ με το φως. Μπορούμε να προσδιορίσουμε την ύπαρξή του μόνο μέσω των βαρυτικών της επιδράσεων σε φυσιολογική, φωτεινή ύλη. Για παράδειγμα, μπορούμε να δούμε αστέρια σε τροχιά γύρω από τα κέντρα των γαλαξιών και να χρησιμοποιήσουμε την τροχιακή τους ταχύτητα για να υπολογίσουμε τη συνολική ποσότητα μάζας (βαρυτική και σκοτεινή ύλη) σε αυτούς τους γαλαξίες.

Σε μία νέα δημοσίευση ο φυσικός Igor Nikitin στο Ινστιτούτο Επιστημονικών Αλγορίθμων και Πληροφορικής Fraunhofer στη Γερμανία παίρνει την ιδέα της «ριζοσπαστικής ιδιομορφίας – radical singularity» και την ξεκινάει. Σύμφωνα με την δημοσίευση, οι πυρήνες Planck ενδέχεται να εκπέμπουν σωματίδια (επειδή δεν υπάρχει ορίζοντας γεγονότων, οπότε αυτές οι μαύρες τρύπες δεν είναι εντελώς μαύρες). Αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι γνωστά ή κάτι καινούργια και εξωτικά.

Ίσως, να ήταν κάποια μορφή σωματιδίων που θα μπορούσε να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη. Εάν οι μαύρες τρύπες είναι πραγματικά αστέρια με πυρήνες Planck, έγραψε ο Nikitin και εκπέμπουν συνεχώς μια ροή σκοτεινής ύλης, θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις κινήσεις των αστεριών μέσα στους γαλαξίες.

Η ιδέα του πιθανότατα δεν θα αντέξει σε περαιτέρω έλεγχο (υπάρχουν πολύ περισσότερα στοιχεία για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης από την επίδρασή της στην κίνηση των αστεριών) Αλλά είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο πρέπει να βρούμε όσο το δυνατόν περισσότερες ιδέες για να εξηγήσουμε τις μαύρες τρύπες, γιατί ποτέ δεν ξέρουμε τι συνδέσεις μπορεί να υπάρχουν με άλλα άλυτα μυστήρια στο σύμπαν.  

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share