Η ύλη αποτεφρώνεται όταν πέφτει σε μια μεγάλη μαύρη τρύπα

Πηγή: IoP, 15 Απριλίου 2005

Αντί κάποιος που μπαίνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα να τεντωθεί και να γίνει σαν σπαγγέτι, εξ' αιτίας των τεράστιων παλιρροιακών δυνάμεων, μάλλον  ψήνεται από την έντονη θερμότητα. Ο καθηγητής Andrew Hamilton στο πανεπιστήμιο του Κολοράντο προβλέπει ότι μόνο οι μικρότερες μαύρες τρύπες θα τέντωναν πραγματικά αυτούς που θα εισέρχονταν μέσα τους. Αλλά όλες οι μεγαλύτερες, υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι ήδη πνιγμένες με αρκετό υλικό, που το τριγύρω περιβάλλον τους είναι ένα υπέρθερμο πλάσμα θερμοκρασίας εκατομμυρίων βαθμών, εκπέμποντας έντονη ακτινοβολία.

Αντίθετα με την καθιερωμένη επιστημονική σκέψη, εσείς θα ψηθείτε και δεν θα γίνεται σαν σπαγγέτι λεπτός, εάν στο δρόμο σας βρεθεί μια θηριώδης μαύρη τρύπα. Νέα έρευνα που παρουσιάστηκε στο συνέδριο του 2005 του Ινστιτούτου Φυσικής που έγινε στο Warwick, θα εξετάσει εκ νέου το τι συμβαίνει με τα υλικά που εισέρχονται σε μια μαύρη τρύπα.

Οι μαύρες τρύπες βρίσκονται στην αιχμή της επιστημονικής θεωρίας. Οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτές υπάρχουν, αν και πολλές από τις θεωρίες τους δεν ισχύουν σε κάποιο σημείο στο εσωτερικό τους - η ιδιομορφία ή ανωμαλία της μαύρης τρύπας - εξ' αιτίας των ακραίων συνθηκών που επικρατούν. Αλλά ο Andrew Hamilton λέει ότι ξέρει τι θα βρίσκατε μέσα σε αυτήν, και αντιτίθεται στην παραδοσιακή ιδέα ότι η βαρύτητα θα σας σκότωνε λόγω 'σπαγγετοποίησης'.

Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν ακούσει για τον ορίζοντα γεγονότος μιας μαύρης τρύπας, ως το σημείο της μη επιστροφής. Αλλά αστρονομικά οι πραγματικές μαύρες τρύπες είναι πιο σύνθετες και πρέπει να έχουν δύο ορίζοντες, τον εξωτερικό και έναν εσωτερικό. Στην παράξενη φυσική της μαύρης τρύπας, ο χρόνος και ο χώρος ανταλλάσσονται όταν διασχίζεται έναν ορίζοντα γεγονότος, αλλά ένας δεύτερος ορίζοντας θα τα μεταστρέψει πάλι πίσω.

Επομένως, ταξιδεύοντας σε μια μαύρη τρύπα, θα περνούσατε μέσω μιας παράξενης περιοχής όπου ο χώρος πέφτει προς το εσωτερικό γρηγορότερα από το φως, πριν τελικά εισέλθει σε μια ζώνη κανονικού χώρου στον πυρήνα. Ο Hamilton έχει δουλέψει πάνω σε αυτόν τον πυρήνα του κανονικού χώρου.

Η ιδιομορφία ή η ανωμαλία βρίσκεται στο κέντρο του πυρήνα, καταπίνοντας την ύλη. Αλλά σύμφωνα με τον Hamilton, οι παράξενοι νόμοι της γενικής σχετικότητας μετριάζουν την όρεξή της. Εάν η ιδιομορφία κατανάλωσε πάρα πολύ γρήγορα την ύλη, θα εκδήλωνε απωστική βαρυτική δύναμη, έτσι η ύλη συσσωρεύεται σε ένα καυτό, πυκνό πλάσμα που γεμίζει τον πυρήνα της μαύρης τρύπας και που αναρροφάται βαθμιαία στην ιδιομορφία.

Ανάλογα με το μέγεθος της μαύρης τρύπας, το πλάσμα αυτό θα μπορούσε να είναι η αιτία του θανάτου ενός διαστημικού ταξιδιώτη. Τα περισσότερα βιβλία λένε ότι υπό τις ακραίες συνθήκες βαρύτητας μιας μαύρης τρύπας, τα πόδια σας θα δοκίμαζαν τη βαρύτητα εντονότερα από το κεφάλι σας, και το σώμα σας θα τεντωνόταν όπως τα σπαγγέτι.

Για μια μικρή μαύρη τρύπα με μάζα αρκετές φορές σαν του ήλιου μας, αυτό πρέπει ακόμα να ισχύει. Αλλά για υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που ζυγίζουν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ήλιους, εξηγεί ο καθηγητής Hamilton, οι παλιρροιακές δυνάμεις που προκαλούν τη 'σπαγγετοποίηση' είναι σχετικά ασθενείς. Αντίθετα θα ψηνόσαστε από τη θερμότητα του πλάσματος.

Η στρέβλωση του χωροχρόνου γύρω από ένα άστρο

Η γεωμετρία Schwarzschild προβλέπει ότι για κάθε άστρο υπάρχει μια κρίσιμη περίμετρος, η οποία σε χιλιόμετρα δίνεται από τη σχέση: 18,5 φορές τη μάζα του άστρου εκφρασμένη σε ηλιακές μάζες. Αν η πραγματική περίμετρος του άστρου είναι 4 φορές μεγαλύτερη από την κρίσιμη περίμετρο, τότε ο χώρος στη γειτονιά του άστρου θα είναι ελαφρά καμπυλωμένος, ο χρόνος στην επιφάνειά του θα κυλάει 15% πιο αργά απ' ότι κυλάει μακριά της και το φως που εκπέμπεται από αυτήν θα είναι μετατοπισμένο προς το ερυθρό επίσης κατά 15%. Βλέπε το επάνω μέρος της εικόνας. 

Αν το άστρο έχει περίμετρο μόλις 2 φορές μεγαλύτερη από την κρίσιμη, τότε ο χώρος στη γειτονιά του θα είναι περισσότερο καμπυλωμένος, και ο χρόνος θα κυλάει κατά 41% πιο αργά απ' ότι κυλάει μακριά του και το φως που εκπέμπεται από την επιφάνειά του θα είναι μετατοπισμένο προς το ερυθρό κατά 41%. Βλέπε μεσαίο τμήμα της εικόνας.

Αυτές οι προβλέψεις φαίνονταν λογικές και γίνονταν αποδεκτές. Εκείνο που δεν φαινόταν λογικό και άργησε να γίνει αποδεκτό ήταν η πρόβλεψη για ένα άστρο με περίμετρο ακριβώς ίση με την κρίσιμη. Ο χώρος στη γειτονιά του θα ήταν έντονα στρεβλωμένος και η διαστολή του χρόνου στην επιφάνειά του θα γινόταν άπειρη. Ο χρόνος δηλαδή σε μια τέτοια επιφάνεια δεν κυλάει καθόλου, "παγώνει". 

Αντίστοιχα το φως, ανεξάρτητα από το χρώμα που έχει όταν ξεκινάει το ταξίδι του από την επιφάνεια του άστρου, μετατοπίζεται πέρα από το ερυθρό και το υπέρυθρο, πέρα από τα ραδιοφωνικά μήκη κύματος, ώσπου το μήκος κύματός του να απειριστεί, ώσπου δηλαδή να εξαφανιστεί. Κάτω τμήμα της εικόνας.

Σύμφωνα με τη σύγχρονη ορολογία λέμε ότι η επιφάνεια του άστρου βρίσκεται ακριβώς στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. 

Μ' αυτά τα επιχειρήματα εξηγούμε σήμερα γιατί το φως δεν μπορεί να εγκαταλείψει μια μαύρη τρύπα και να φτάσει στη Γη.

Δεν είναι η βαρυτική έλξη επί των φωτονίων που επιβραδύνει το φως, σιγά σιγά το σταματά και δεν το αφήνει να εγκαταλείψει τη μαύρη τρύπα, όπως πίστευαν οι Laplace και John Michell κατά τον 18ο αιώνα.

Το φως πρέπει πάντα να έχει τη σταθερή ταχύτητα των 300.000 km/sec.

Άλλωστε αν το φως επιβραδυνόταν σταδιακά από την πανίσχυρη βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας μέχρι να σταματήσει, τότε μέχρι να συμβεί αυτό, η μαύρη τρύπα θα ήταν ορατή από παρατηρητές που βρίσκονται σε κάποια κοντινή απόσταση από αυτήν.