Οι μαύρες τρύπες κάμπτουν το φως με μη αναμενόμενο τρόπο

Πηγή: Nature, 16 Φεβρουαρίου 2005

Το φαινόμενο της διάθλασης μπορεί να διαταράξει τα αστρονομικά αποτελέσματα. Οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να παρερμηνεύσουν τις παρατηρήσεις μακρινών άστρων, τονίζουν οι μαθηματικοί. Το φως των άστρων μπορεί να καμφθεί κατά αναπάντεχες κατευθύνσεις, όταν περνάει κοντά από μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, εξηγούν ερευνητές, κι έτσι να μετατοπίζει απροσδόκητα τη φαινομενική θέση του άστρου στον ουρανό.

Η αιτία είναι ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, και λέγεται αρνητική διάθλαση, και το οποίο οι φυσικοί προσπαθούν ακόμα να το κατανοήσουν.

Οι αστρονόμοι ήδη λαμβάνουν υπ' όψιν κατά τις παρατηρήσεις τους την κάμψη του φωτός που προκαλείται από σώματα μεγάλης μάζας, όπως είναι οι μαύρες τρύπες. Το φαινόμενο αυτό λέγεται βαρυτική εστίαση και το βαρυτικό πεδίο ουράνιων σωμάτων με μεγάλη μάζα δρα σαν βαρυτικός φακός. Τώρα ο Akhlesh Lakhtakia, ένας μαθηματικός στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της  Pennsylvania, μελέτησε τι συμβαίνει όταν μια μαύρη τρύπα περιστρέφεται. Στην περίπτωση αυτή, το φως κάμπτεται σε κατεύθυνση αντίθετη από αυτή που προβλέπει η συμβατική θεωρία.

"Οι αστρονομικές μετρήσεις, ιδιαίτερα εκείνες που σχετίζονται με μαύρες τρύπες και άλλα ουράνια αντικείμενα μεγάλης μάζας, χρειάζονται προσεκτικές ερμηνείες," λέει ο  Tom Mackay του πανεπιστημίου του Edinburgh, στη Βρετανία, ο οποίος δούλεψε μαζί με τον Lakhtakia στην εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physics Letters A.

Η αρνητική διάθλαση είναι καινούργιο θέμα για την αστρονομία, έχει όμως προκαλέσει μια αναταραχή στην επιστήμη των υλικών κατά τα τελευταία χρόνια. Όταν το φως διασχίζει μια διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων, κάμπτεται κατά χαρακτηριστικό τρόπο. Έτσι εξηγείται γιατί το κουπί μιας βάρκας όταν είναι βυθισμένο στο νερό μοιάζει να έχει σπάσει και να έχει καμφθεί προς την επιφάνεια.

Το 2001 όμως, ερευνητές στις ΗΠΑ έδειξαν ότι ορισμένα τεχνητά υλικά κάμπτουν το φως κατά αντίθετη κατεύθυνση. Αν το νερό για παράδειγμα είχε αυτή την ιδιότητα, το μισοβυθισμένο κουπί θα έμοιαζε σπασμένο προς τον βυθό αντί για την επιφάνεια.

Η ανακάλυψη αυτή πυροδότησε πολλές έρευνες, οι περισσότερες εκ των οποίων επικεντρώθηκαν στην κατανόηση και ανάπτυξη υλικών με αρνητική διάθλαση. "Αλλά και στην αστρονομία έχουμε τα ίδια ακριβώς φαινόμενα" λέει ο Mackay. 

Πέρυσι, οι Mackay και Lakhtakia έδειξαν ότι η αρνητική διάθλαση θα μπορούσε να συμβεί στο κενό, αρκεί το βαρυτικό πεδίο στην περιοχή εκείνη να είχε τις κατάλληλες ιδιότητες. Τώρα, οι ίδιοι πιστοποίησαν κάτι που ικανοποιεί αυτές τις απαιτήσεις: μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα. Τα πολύ μεγάλα περιστρεφόμενα άστρα, θα έχουν επίσης το ίδιο αποτέλεσμα, λέει ο Mackay.

Η παρατήρηση αυτή θα μπορούσε να αναγκάσει τους αστρονόμους να ξανασκεφθούν μερικές από τις παρατηρήσεις τους. "Η απόκλιση του φωτός θα μπορούσε να είναι σημαντική" λέει ο Mackay. Θεωρητικά, το φως των άστρων θα μπορούσε να στραφεί μέχρι και 90 μοίρες, πράγμα το οποίο θα τοποθετούσε το άστρο σε τελείως διαφορετική περιοχή του ουρανού. "Και όσο πιο μακριά βρίσκεται το αντικείμενο, τόσο πιο πιθανό είναι τα φαινόμενα αυτά να επιδρούν στις παρατηρήσεις μας" προσθέτει ο Mackay. 

Μερικοί ερευνητές όμως, αναρωτιούνται πόση επίδραση θα μπορούσε να έχει πρακτικά το φαινόμενο αυτό. Ο Matthias Bartelmann, ένας θεωρητικός αστροφυσικός στο πανεπιστήμιο της Heidelberg στη Γερμανία, περιγράφει την εργασία των Mackay και Lakhtakia, ως πολύ ενδιαφέρουσα. "Αλλά αμφιβάλλω για την αστρονομική της σημασία" λέει. Ο  Bartelmann πιστεύει ότι το φαινόμενο αυτό θα περιορίζεται σε μικρές περιοχές του χώρου, επειδή μπορεί να συμβαίνει μόνο σε περιοχές που το βαρυτικό πεδίο είναι εξαιρετικά ισχυρό. 

Το φαινόμενο όμως αυτό θα μπορούσε να βρει άλλες χρήσεις. Οι θεωρητικοί αστρονόμοι συζητάνε σήμερα αν η κοσμολογική σταθερά, ένα μέγεθος κλειδί στις εξισώσεις που περιγράφουν την εξέλιξη και ανάπτυξη του σύμπαντος, είναι θετική ή αρνητική. Ο  Mackay λέει ότι η αρνητική διάθλαση μπορεί να συμβεί μόνο αν η σταθερά είναι θετική, κι έτσι η πειραματική πιστοποίηση μιας τέτοιας διάθλασης θα βοηθούσε να λυθεί το ζήτημα. 

Home