ΑΡΘΡΑ
Εδώ θα βρείτε μια πλούσια αρθογραφία, με θέματα σχετικά με τη φιλοσοφία, την ψυχολογία, τον εσωτερισμο, την επιστήμη και άλλα πολλά.

Από τις αρχές της δεκαετίας του 1960 οι επιστημονικές γνώσεις άρχισαν να διαμορφώνουν ριζικά τις αντιλήψεις μας για την εικόνα του σύμπαντος, λόγω της ραγδαίας εξέλιξης της Ραδιοαστρονομίας και της διαστημικής τεχνολογίας. Το σύμπαν μας φαίνεται σήμερα πιο μεγάλο, πιο βίαιο, πιο παράξενο, περισσότερο απομακρυσμένο από τις νομοκρατικές και τελεολογικές αντιλήψεις των περασμένων δεκαετιών.

Μαύρη τρύπα 1Η κοσμολογία και η έρευνα του διαστήματος άρχισε να κερδίζει όλο και περισσότερους ανθρώπους, όχι μόνο τους ειδικούς επιστήμονες, αλλά και τους φιλόσοφους, τους θεολόγους και όλο το φιλομαθές κοινό... Η σύγχρονη Κοσμολογία, σε συνεργασία με τη Φιλοσοφία, προσφέρει στον άνθρωπο τη δυνατότητα να παρατηρήσει και να μελετήσει το παρελθόν και το μέλλον του σύμπαντος και να βρει τον λόγο της ύπαρξής του... "Απ' όλες τις συλλήψεις του ανθρώπινου νου, από τους μονόκερους και τις λεοντοκεφαλές ως τη βόμβα υδρογόνου, η μαύρη τρύπα είναι ίσως η πιο συναρπαστική.

Μια τρύπα στο διάστημα με καθορισμένα όρια, πέρα από τα οποία οτιδήποτε μπορεί να πέσει, αλλά τίποτε δεν μπορεί να ξεφύγει. Μια τρύπα με τόσο ισχυρό βαρυτικό πεδίο, που ακόμη και το φως δεν μπορεί να της ξεφύγει. Αυτή η τρύπα καμπυλώνει τον χώρο και στρεβλώνει τον χρόνο. Όπως ο μονόκερος και οι λεοντοκεφαλές, έτσι και η μαύρη τρύπα μοιάζει να ανήκει περισσότερο στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας ή σε αρχαίο μύθο, παρά στο πραγματικό σύμπαν. 

Παρόλα αυτά, οι νόμοι της σύγχρονης Φυσικής ουσιαστικά απαιτούν την ύπαρξη της μαύρης τρύπας.. Και υπάρχουν αναρίθμητες. Στον γαλαξία μας μόνο είναι πιθανόν να υπάρχουν εκατομμύρια απ' αυτές."... Με τα παραπάνω λόγια περιγράφει τις μαύρες τρύπες ο αμερικανός φυσικός του τεχνολογικού ινστιτούτου της Καλιφόρνια Kip Thorne... Γιατί, άραγε, οι μαύρες τρύπες προκαλούν μεγάλο ενδιαφέρον στον επιστημονικό κόσμο και στο ευρύτερο κοινό; Γιατί αυτή η, σχετικά πρόσφατη, κοσμολογική ανακάλυψη εγείρει την προσοχή, όχι μόνο εκείνων που ασχολούνται αποκλειστικά με την Αστροφυσική και την Κοσμολογία, αλλά και των ανθρώπων των γραμμάτων, των φιλοσόφων, των θεολόγων, των εσωτεριστών, των ποιητών; 

Ποιο μυστήριο, ποια απειλή ή ποια λαμπρή υπόσχεση κρύβουν αυτές οι χωροχρονικές δίνες;... Οι μαύρες τρύπες είναι αόρατες, απροσδιόριστες, ακατανόητες, ασυνήθιστες, μυστηριώδεις, αινιγματικές και όμως σχεδόν όλοι οι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι ότι υπάρχουν. Δεν θα μπορούσε να δοθεί καλύτερη ονομασία στα παράξενα αυτά αντικείμενα από τον όρο "μαύρη τρύπα" (black hole), που πρωτοδόθηκε το 1968 από τον αμερικανό φυσικό John Wheeler.

Πρόκειται για περιοχές του σύμπαντος που αποτελούνται από ύλη συμπιεσμένη κάτω από τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις, έτσι που τίποτε δεν μπορεί να ξεφύγει απ' αυτές, συμπεριλαμβανόμενου και του φωτός. Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται από την κατάρρευση ενός μεγάλου άστρου που έχει μάζα τουλάχιστον τρεις φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου, όταν αυτό θα έχει καταναλώσει και εξαντλήσει όλα τα πυρηνικά του καύσιμα. 

Είναι τεράστιες οπές, όπου η ύλη εξαφανίζεται χωρίς να αφήσει ίχνη. Είναι παραμορφώσεις του χωρόχρονου, όπου οι νόμοι της Φυσικής, όπως τους γνωρίζουμε σήμερα, παύουν να ισχύουν... Η υπόθεση της ύπαρξής τους δημιούργησε -όπως λέει ο Wheeler- τη μεγαλύτερη κρίση που αντιμετώπισε ποτέ η Φυσική... 

Οι μαύρες τρύπες συνδέονται με τον αρχέγονο φόβο του ανθρώπου για την καταστροφή, τη συντέλεια, το μυστήριο, την εσχατολογία. Η έννοια της μαύρης τρύπας είναι κάτι μεταξύ της επιστήμης, της επιστημονικής φαντασίας και του παράλογου. Για τους περισσότερους επιστήμονες είναι η τελική φάση (δηλαδή ο θάνατος) των άστρων, των γαλαξιών και ολόκληρου του σύμπαντος. Για άλλους, είναι η είσοδος σ' ένα άλλο σύμπαν, τελείως διαφορετικό από το δικό μας, χωρίς δυνατότητα επιστροφής. Για μερικούς ακόμη, είναι το προκαταρκτικό στάδιο της ύλης για τη μεταθανάτια διαδικασία εξάτμισής της. Αυτά τα "άστρα κανίβαλοι" ή οι "διαστημικές ρουφήχτρες", όπως τα αποκαλούν, προκαλούν στη φαντασία των ανθρώπων έναν τρόμο σχεδόν μυστικιστικό, μιας και ο κίνδυνος για τη ζωή μας είναι ανύπαρκτος για πολλά εκατομμύρια χρόνια ακόμη. Δεν είναι όμως αυτή η ίδια η μαύρη τρύπα που προκαλεί τον τρόμο στους ανθρώπους, αλλά το μυστήριο που κρύβει. 

Ένα μυστήριο που υπόσχεται να μας αποκαλύψει το μυστικό του κόσμου, την αρχή και το τέλος του... Η ιστορία των μαύρων οπών αρχίζει το 1798, όταν ο μαρκήσιος Pierre Simon de Laplace, διάσημος Γάλλος μαθηματικός και φυσικός, μελετώντας τους νόμους της βαρύτητας, που διατυπώθηκαν από τον Νεύτωνα έναν αιώνα νωρίτερα, έφτασε στο συμπέρασμα ότι, σ' ένα ουράνιο σώμα τεράστιας μάζας και με ακτίνα εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα του ήλιου, το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από το πεδίο βαρύτητάς του. Ετσι, το σώμα θα παραμένει αόρατο για κάποιον εξωτερικό παρατηρητή... Πέρασε περίπου ενάμισυ αιώνας από τότε, για να ασχοληθούν ξανά οι επιστήμονες με τέτοιου είδους ουράνια σώματα, αυτή τη φορά πραγματικά και όχι υποθετικά: τις μαύρες τρύπες... 

Το 1916 ο Albert Einstein ανέπτυξε τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας ή Θεωρία της Βαρύτητας... Ως γνωστόν, στην Πυρηνική Φυσική η βαρύτητα δεν λαμβάνεται καθόλου υπόψη. Εκεί, τον βασικό ρόλο έχουν η Κβαντομηχανική και η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Στην μακροσκοπική μελέτη της φύσης όμως, η βαρύτητα είναι αυτή που έχει τον πρωτεύοντα ρόλο, αφού αποτελεί τον βασικό διαμορφωτή για την δημιουργία και την εξέλιξη των γαλαξιών, των άστρων και των πλανητών. 

Για να μελετηθεί, λοιπόν, μια μαύρη τρύπα, οι νόμοι της κλασικής Φυσικής δεν αρκούν. Χρειάζεται να εισχωρήσουμε στο βασίλειο των μοντέρνων θεωριών της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και να χρησιμοποιήσουμε τις περίπλοκες μαθηματικές εξισώσεις της Διαφορικής Γεωμετρίας, του Τανυστικού Λογισμού και της Τοπολογίας... Χωρίς την βαρύτητα, ο ήλιος μας, τα άστρα και οι πλανήτες θα διαλύονταν, αφού δεν θα υπήρχε δύναμη να συγκρατήσει τα διάφορα τμήματα της ύλης από την οποία αποτελούνται. Είναι, εξάλλου, γνωστό σε όλους μας ότι, ο ήλιος (όπως και τα άλλα άστρα) παράγουν και εκπέμπουν ενέργεια για να εξουδετερώσουν τη βαρύτητα. Σ'αυτήν, ακριβώς, την ενέργεια οφείλεται και η ύπαρξη ζωής στον πλανήτη μας... Ένα μεγάλο πρόβλημα που αντιμετωπίζεται στη μελέτη της βαρύτητας, είναι το πρόβλημα της διαφυγής ενός σώματος από το βαρυτικό πεδίο κάποιου ουράνιου σώματος. Όταν το σώμα λάβει την αναγκαία, για τον σκοπό αυτό, κινητική ενέργεια, η ελάχιστη ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει από την βαρυτική έλξη του ουράνιου σώματος ονομάζεται "ταχύτητα διαφυγής"... 

Ο νόμος του Νεύτωνα για την παγκόσμια έλξη και η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας διαφέρουν ως προς την ερμηνεία του φαινομένου της βαρύτητας, όταν πρόκειται για ισχυρά βαρυτικά πεδία, δηλαδή για ταχύτητες διαφυγής συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός. Για υψηλές ταχύτητες διαφυγής η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν υπερέχει... Όταν ένας πύραυλος, για παράδειγμα, απογειώνεται με κατεύθυνση τη Σελήνη, πρέπει να αποκτήσει μια οριακή ταχύτητα για να μπορέσει να απομακρυνθεί από τη βαρύτητα της Γης. 

Η οριακή αυτή ταχύτητα ή ταχύτητα διαφυγής είναι ίση με 11,2 km/sec.... Είναι φανερό πως, όταν η μάζα κάποιου ουράνιου σώματος είναι μικρή, η βαρύτητά του θα είναι μικρή και ως εκ τούτου η ταχύτητα διαφυγής θα είναι επίσης μικρή. Αντίθετα, αν έχει μεγάλη μάζα, θα παρουσιάζει και μεγάλη βαρύτητα και, επομένως, μεγάλη ταχύτητα διαφυγής... Η ταχύτητα διαφυγής για τη Σελήνη είναι ίση με 2,4 km/sec, για τον Δία (που έχει μάζα 31,8 φορές μεγαλύτερη από τη γη) είναι 60 km/sec κ.λπ... Επίσης, όσο αυξάνεται η πυκνότητα κάποιου ουράνιου σώματος (όσο, δηλαδή, περισσότερη μάζα καταλαμβάνει μικρότερο όγκο) τόσο πιο μεγάλη θα είναι η ταχύτητα διαφυγής. Για ουράνια σώματα με τεράστια πυκνότητα, όπως οι λευκοί νάνοι και οι αστέρες νετρονίων, η ταχύτητα διαφυγής γίνεται υπερβολικά μεγάλη. Για έναν αστέρα νετρονίων, για παράδειγμα, η ταχύτητα διαφυγής είναι ίση με τα τρία πέμπτα της ταχύτητας του φωτός, δηλαδή περίπου 170000 km/sec. 

Ας φανταστούμε τώρα ένα ουράνιο σώμα τεράστιας (σχεδόν άπειρης) πυκνότητας, στο οποίο η δύναμη της βαρύτητας είναι τόσο ισχυρή, ώστε να μην επιτρέπει να διαφύγει το φως. Είναι προφανές ότι, ένα τέτοιο σώμα δεν μπορεί να παρατηρηθεί με τα αστρονομικά μας όργανα. Πρόκειται για μια μαύρη τρύπα... 

Ποιος είναι ο φυσικός μηχανισμός που δημιουργεί αυτά τα παράξενα και τρομακτικά αντικείμενα;... Η πρώτη απάντηση δόθηκε το 1939 από τον ατομικό επιστήμονα και "πατέρα της πυρηνικής βόμβας" R.J.Oppenheimer, ο οποίος ύστερα από θεωρητικούς υπολογισμούς έφτασε στο συμπέρασμα ότι, η μαύρη τρύπα αποτελεί την τελευταία φάση της ζωής ενός αστέρα... Όπως είναι γνωστό, η ενέργεια που παράγεται από τα αστέρια προέρχεται από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που συντελούνται στο εσωτερικό τους και μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο, ενώ ταυτόχρονα απελευθερώνονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό των αστέρων, εκτός από την ενέργεια την οποία παράγουν, δημιουργούν και μια πίεση προς τα έξω, η οποία αντιδρά με την πίεση προς τα μέσα, που οφείλεται στη βαρύτητα... Ο ήλιος μας, για παράδειγμα, θα διανύσει ακόμη πέντε δισεκατομμύρια περίπου χρόνια, μετατρέποντας το υδρογόνο σε ήλιο. 

Όταν παρέλθει αυτό το χρονικό διάστημα, ο ήλιος (όπως και κάθε αστέρας) θα αρχίσει να καταναλώνει άλλα καύσιμα, ακολουθώντας τη διαδικασία της σύντηξης, σε μεγαλύτερες όμως θερμοκρασίες, λόγω της συστολής του πυρήνα του. Η διαδικασία αυτή θα συνεχιστεί με περαιτέρω συντήξεις και δημιουργία βαρύτερων πυρήνων. Η σειρά καυσίμων είναι η ακόλουθη: το ήλιο θα μετατραπεί σε άνθρακα, ακολούθως θα έχουμε δημιουργία πυρήνων οξυγόνου, νέου, πυριτίου και η διαδικασία σύντηξης σταματά με τον σχηματισμό πυρήνων σιδήρου. 

Σ'αυτό το στάδιο είναι αδύνατον πλέον να παραχθεί άλλη ενέργεια στο εσωτερικό του αστέρα, όπου η θερμοκρασία φτάνει τους δέκα δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Η βαρύτητα τώρα παίζει τον πρωταρχικό ρόλο. Ο αστέρας γίνεται ασταθής και η αστάθειά του αυτή προκαλεί την ανατίναξη των εξωτερικών στρωμάτων του. Η έκρηξη αυτή είναι γνωστή ως "έκρηξη υπερκαινοφανούς" (supernova)... Μετά την έκρηξη, το υπόλοιπο τμήμα του αστέρα θα συρρικνωθεί, λόγω της βαρύτητας, προς το εσωτερικό. Τα άτομα της καταρρέουσας ύλης θα συμπιεστούν στο έπακρο και τα ηλεκτρόνια θα διαχωριστούν από τους πυρήνες. Αυτό θα συνεχιστεί, μέχρι που η πίεση των ηλεκτρονίων θα γίνει τόσο υψηλή, ώστε να σταματήσει την συστολή και να επέλθει η ισορροπία... Τα υπολείμματα μιας έκρηξης ενός υπερκαινοφανούς είναι ατομικοί πυρήνες, ηλεκτρόνια, νετρόνια και ακτινοβολία, που διασχίζουν τον γαλαξία και αποτελούν την κοσμική ακτινοβολία... Στο σημείο αυτό ο συρρικνωμένος αστέρας θα έχει περίπου τις διαστάσεις της Γης, με τη διαφορά ότι η ύλη από την οποία αποτελείται θα βρίσκεται σε τέτοια πυκνότητα, ώστε ένα κυβικό εκατοστό της θα ζυγίζει αρκετούς τόνους. Παράλληλα, θα εκπέμπει μια υπόλευκη φωτεινή ακτινοβολία, η οποία θα είναι 10.000 φορές λιγότερο φωτεινή από την τωρινή ηλιακή ακτινοβολία. Θα μετατραπεί με λίγα λόγια σ'ένα είδος αστέρα, που οι αστρονόμοι ονομάζουν λευκό νάνο. Στους λευκούς νάνους η ύλη είναι ολοκληρωτικά ιονισμένη και αποτελείται από πυρήνες και ηλεκτρόνια... 

Για να γίνει ένας αστέρας λευκός νάνος, θα πρέπει να έχει μάζα μικρότερη ή ίση των 1,4 ηλιακών μαζών. Το όριο αυτό (1,4 ηλιακές μάζες) που καθορίζει τη μέγιστη δυνατή μάζα των λευκών νάνων ονομάζεται όριο Chandrasekhar. Οι λευκοί νάνοι εκπέμπουν συνεχώς ακτινοβολία, χωρίς να αναπληρώνουν την ενέργεια που χάνεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται συνεχώς η θερμοκρασία και η φωτεινότητά τους, μέχρι να καταλήξουν σε σκοτεινούς νάνους... 

Το απώτερο μέλλον του ήλιου μας και των άλλων αστέρων με μικρότερη ή ελαφρώς μεγαλύτερη μάζα, όταν θα έχουν εξαντλήσει και το τελευταίο γραμμάριο πυρηνικού καυσίμου, θα καταλήξουν λευκοί νάνοι... Για αστέρια με μάζα μεγαλύτερη από το όριο Chandrasekhar, αλλά μικρότερη των τριών ηλιακών μαζών, τα οποία έχουν εξαντλήσει τα πυρηνικά τους καύσιμα και ακολουθούν την τελική φάση της ζωής τους, η συρρίκνωση της ύλης λόγω βαρύτητας συνεχίζεται και πέρα από τις πυκνότητες των λευκών νάνων... Τα ηλεκτρόνια των ατόμων εξωθούνται μέσα στους πυρήνες, όπου αντιδρούν με τα πρωτόνια και παράγουν νετρόνια και νετρίνα. Τα νετρίνα διαφεύγουν από τον αστέρα και παραμένουν μόνο τα νετρόνια. 

Οι αστέρες αυτοί ονομάζονται "αστέρες νετρονίων", γιατί η ύλη τους αποτελείται αποκλειστικά από νετρόνια. Μια κουταλιά ύλης ενός νετρονικού αστέρα ζυγίζει περίπου 13 δισεκατομμύρια τόνους! Γύρω τους δημιουργείται ένα πανίσχυρο βαρυτικό πεδίο. Αν μια μάζα ίση με τη μάζα της γης γινόταν αστέρας νετρονίων, θα ήταν μια σφαίρα ακτίνας μερικών εκατοστών, ενώ μια μάζα ίση με την μάζα του ήλιου θα είχε ακτίνα περίπου τρία χιλιόμετρα... 

Το καλοκαίρι του 1967, ο επιστήμονας Anthony Hewish (βραβείο Nobel Φυσικής 1974) με τους συνεργάτες του τμήματος Ραδιοαστρονομίας του πανεπιστημίου του Καίμπριτζ εντόπισαν στα ηλεκτρονικά τους όργανα περιοδικά ραδιοσήματα, που παρουσίαζαν μικρές αυξομειώσεις στην έντασή τους και διαδέχονταν η μία την άλλη κάθε 1,33731109 δευτερόλεπτα. Στην αρχή υπέθεσαν ότι επρόκειτο για σήματα σταλμένα από εξωγήινα νοήμονα όντα. Γρήγορα, όμως, η υπόθεση αυτή αποκλείσθηκε και τα άστρα αυτά τα βάφτισαν "πάλσαρς" (pulsating stars ή pulsars από το pulse=παλμός)... 

Σήμερα, δεν υπάρχει πλέον καμία αμφιβολία ότι, τα πάλσαρς είναι αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με μεγάλες ταχύτητες. Τα πάλσαρς εκτελούν πολλές στροφές το δευτερόλεπτο γύρω από τον άξονά τους, εκπέμποντας έναν παλμό (pulse) ενέργειας σε κάθε περιστροφή, υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.... Το πάλσαρ, για παράδειγμα, που ανακαλύφθηκε το 1982 στο αστρικό σμήνος Vulpecula, σε απόσταση 8000 ετών φωτός από τον ήλιο, εκτελεί 642 περιστροφές το δευτερόλεπτο, εκπέμποντας ταυτόχρονα τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί στον γαλαξία μας πάνω από 400 πάλσαρς... 

Όταν ο Chandrasekhar δημοσίευσε τους θεωρητικούς υπολογισμούς για τη δημιουργία των λευκών νάνων, είχε σημειώσει ότι, η κατάρρευση ενός αστέρα θα μπορούσε να συνεχιστεί και παραπέρα, οπότε το άστρο θα έπαυε πλέον να ακτινοβολεί... Τι γίνεται στην περίπτωση που ένα άστρο, έχοντας εξαντλήσει όλα του τα πυρηνικά καύσιμα και μετά την έκρηξη σούπερ-νόβα, θα έχει μάζα μεγαλύτερη των τριών ηλιακών μαζών; Στην περίπτωση αυτή, η πανίσχυρη βαρυτική δύναμη θα νικήσει και την αντίσταση που προσφέρει η συρρικνωμένη νετρονική δομή. Η βαρυτική κατάρρευση θα συνεχιστεί, μέχρι που ο όγκος του αστέρα να πλησιάσει το μηδέν, ενώ ταυτόχρονα η πυκνότητα θα τείνει στο άπειρο. Θα έχει δημιουργηθεί μια μαύρη τρύπα, γιατί θα έχει επέλθει μια σχεδόν άπειρη καμπύλωση του χώρου γύρω από τον αστέρα, δημιουργώντας έναν τεράστιο πυθμένα και μαύρη γιατί, απορροφώντας την φωτεινή ακτινοβολία, θα παραμένει αόρατη... Εστω, τώρα, ότι ένα άστρο έχει ταχύτητα διαφυγής ίση με την ταχύτητα του φωτός, σε μια απόσταση από το κέντρο του η οποία ονομάζεται ακτίνα ή όριο Schwarzchild, από το όνομα του Γερμανού αστροφυσικού Karl Schwarzchild (1873-1916), που πρώτος έφτασε σ'αυτή την διατύπωση, ύστερα από την επίλυση των σχετικών εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας... Μπορούμε να θεωρήσουμε μαύρη τρύπα ένα ουράνιο σώμα με ακτίνα μικρότερη από την ακτίνα Schwarzschild. Η νοητή σφαίρα γύρω από μια μαύρη τρύπα με κέντρο το κέντρο της μαύρης τρύπας και ακτίνα ίση με την ακτίνα Schwarzschild ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων ή ορίζοντας συμβάντων... 

Για ένα άστρο με μάζα 50 φορές τη μάζα του ήλιου, που θα συστελόταν σε μια μαύρη τρύπα, ο ορίζοντας γεγονότων θα ήταν 150 χιλιόμετρα, ενώ για ένα άστρο όπως ο ήλιος, θα ήταν τρία χιλιόμετρα περίπου. Ο ορίζοντας γεγονότων είναι, λοιπόν, το όριο μεταξύ της μαύρης τρύπας και του έξω χώρου. Όταν ξεπερνιέται αυτό το όριο, προς το εσωτερικό της μαύρης τρύπας, όλη η μάζα και τα φωτόνια αποκτούν ασύλληπτες ταχύτητες, εκλυόμενες από τις τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις προς το κέντρο της, όπου και τερματίζει η κατάρρευση. Το κέντρο αυτό ονομάζεται "μοναδικότητα" ή "χωροχρονική ανωμαλία" ή "ιδιοτυπία" (singularity). Πρόκειται για μια χωροχρονική περιοχή, σχεδόν μηδαμινού όγκου και άπειρης πυκνότητας, όπου η ύλη παραμορφώνεται από τις ισχυρότερες βαρυτικές δυνάμεις σε τέτοιο βαθμό, ώστε να μην διατηρεί πλέον κανένα χαρακτηριστικό της γνώρισμα. Εδώ, οι φυσικοί νόμοι δεν έχουν πια ισχύ... 

Η μαύρη τρύπα, λοιπόν, αποτελείται βασικά από ένα χωροχρονικό σημείο άπειρης πυκνότητας (singularity), το οποίο περιβάλλεται από ένα νοητό κέλυφος, ίσο με την ακτίνα Schwarzschild: τον ορίζοντα γεγονότων. Αυτή η περιγραφή αντιστοιχεί στο πιο απλό είδος μαύρης τρύπας, που ονομάζεται "μαύρη τρύπα Schwarzschild" 

Η Φυσική των μαύρων οπών προβλέπει τέσσερα διαφορετικά είδη οπών, ανάλογα με τις παραμέτρους που τα χαρακτηρίζουν:.. 

1) Μαύρες τρύπες Schwarzschild, που περιγράψαμε παραπάνω. Δεν περιστρέφονται και χαρακτηρίζονται μόνο από την μάζα τους... 

2) Μαύρες τρύπες των Reissner-Nordstrom, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μάζα και ηλεκτρικό φορτίο, αλλά δεν περιστρέφονται... 

3) Μαύρες τρύπες του Kerr, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μάζα και στροφορμή, αλλά δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο... 

4) Μαύρες τρύπες των Kerr-Newmann, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μάζα, στροφορμή και ηλεκτρικό φορτίο... 

Το 1963 ο Αμερικανός φυσικός Roy Kerr διατύπωσε μια μαθηματική λύση των εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας στην περίπτωση των περιστρεφόμενων μαύρων οπών και περιέγραψε την γεωμετρία του χωρόχρονου γύρω από αυτές... Αποτελεί γεγονός αναμφισβήτητο ότι, οι αστέρες περιστρέφονται ακόμη και όταν θα έχουν καταλήξει "αστρικά πτώματα": λευκοί νάνοι, αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες. 

Η ταχύτητα περιστροφής των τελευταίων είναι ακόμη μεγαλύτερη... Σύμφωνα με τους θεωρητικούς, οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες είναι και οι περισσότερες στο σύμπαν... Σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, έξω από τον ορίζοντα γεγονότων, υπάρχει μια επιφάνεια ελλειψοειδούς μορφής που εφάπτεται του ορίζοντα στους πόλους και έχει μέγιστη απόσταση στον ισημερινό. Η επιφάνεια αυτή ονομάζεται στατικό όριο. Η περιοχή ανάμεσα στον ορίζοντα των γεγονότων και το στατικό όριο ονομάζεται εργόσφαιρα.

Το 1969 οι φυσικοί Roger Penrose και Remo Ruffini διατύπωσαν την άποψη πως, αν ένα σωματίδιο (Ρο) εισχωρήσει στην εργόσφαιρα και διασπαστεί, τότε ενδέχεται ένα τμήμα του (Ρ2) να πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα και να απορροφηθεί απ'αυτή, ενώ το άλλο τμήμα (Ρ1) θα βγει από την εργόσφαιρα με κινητική ενέργεια πολύ μεγαλύτερη του αρχικού... Αυτή η διαδικασία, γνωστή και ως μηχανισμός Penrose, δίνει την δυνατότητα παραγωγής τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας από τις περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες... Κατά την διάρκεια της εξαγωγής ενέργειας, μειώνεται η στροφορμή και η μάζα της μαύρης τρύπας, μέχρις ότου καταλήξει ένα ουράνιο σώμα μικρής μάζας και μηδαμινής στροφορμής. Στο σημείο αυτό είναι αδύνατον, πλέον, να παραχθεί άλλη ενέργεια. 

Οι Αμερικανοί φυσικοί Wheeler, Misner και Thorne, στο περίφημο βιβλίο τους "Gravitation" διατύπωσαν την υπόθεση ότι, ένας τεχνολογικά εξελιγμένος πολιτισμός του σύμπαντος θα μπορούσε να αξιοποιήσει μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα για παραγωγή ενέργειας, ουσιαστικά ανεξάντλητης... Ενώ στην μη περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα η μοναδικότητα είναι ένα σημείο, στην περιστρεφόμενη είναι ένας δακτύλιος... 

Οι πληροφορίες, που μπορεί να έχει ένας εξωτερικός παρατηρητής για τις μαύρες τρύπες, είναι ελάχιστες. Βασικά, μπορεί να έχει πληροφορίες (ύστερα από μετρήσεις) για την μάζα, τη στροφορμή και το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο της οπής... 

Για τις μαύρες τρύπες ισχύουν οι δύο παρακάτω βασικοί νόμοι: 

α) Μια μαύρη τρύπα υπακούει στους ίδιους νόμους της διατήρησης ενέργειας, ορμής και στροφορμής, στους οποίους υπακούουν όλα τα σώματα του γνωστού μας υλικού κόσμου. 

β) Η επιφάνεια των μαύρων οπών αυξάνεται, όταν αυτές αλληλεπιδρούν με άλλες μορφές ύλης. Για παράδειγμα, η σύγκρουση δύο μαύρων οπών και η ένωσή τους έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας νέας μεγαλύτερης μαύρης τρύπας, με ταυτόχρονη εκπομπή μεγάλης ποσότητας βαρυτικής ακτινοβολίας... Σε μια μαύρη τρύπα μπορούν να συμβούν διάφορα παράδοξα, τα οποία όμως προβλέπονται από τις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Ένα από αυτά είναι το "πάγωμα" του χρόνου στον ορίζοντα γεγονότων... 

Μαύρη τρύπα 2Είναι γνωστά σε όλους μας τα ατομικά ρολόγια, με τα οποία μπορούμε να μετρήσουμε τον χρόνο με ακρίβεια νανοδευτερολέπτων. Αν είχαμε δύο τέτοια ολόϊδια ρολόγια και τα τοποθετούσαμε, το ένα σε μια πεδιάδα και το άλλο σ'ένα πανύψηλο βουνό, θα διαπιστώναμε ότι το ατομικό ρολόι που βρίσκεται στην πεδιάδα, όπου η βαρύτητα είναι πιο ισχυρή, χάνει μερικά δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, σε σχέση με εκείνο που βρίσκεται στην κορυφή του βουνού.... Αν υποθέσουμε τώρα πως, το ένα ρολόι τοποθετείται στην επιφάνεια του ήλιου, ενώ το άλλο σε μεγάλη απόσταση από αυτόν, θα διαπιστώναμε ότι έχουμε μια διαφορά της τάξης του ενός δεκάτου του δευτερολέπτου την ημέρα (δηλαδή το υποθετικό ατομικό ρολόι που βρίσκεται στην επιφάνεια του ήλιου θα χάνει ένα δέκατο του δευτερολέπτου, σε σχέση με εκείνο που βρίσκεται μακριά από τον ήλιο).... 

Αν τώρα φανταστούμε ότι, το ένα ατομικό ρολόι βρίσκεται τοποθετημένο πάνω σ'ένα pulsar (αστέρα νετρονίων), όπου η βαρύτητα είναι πανίσχυρη και το άλλο μακριά απ'αυτό, η διαφορά φτάνει το 10%. Είναι ολοφάνερο πλέον ότι, δεν χρειάζεται ατομικό ρολόι για να μας δείξει αυτή τη διαφορά, αλλά αρκεί να είναι ένα απλό επιτραπέζιο ρολόι... Σύμφωνα με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, η ροή του χρόνου εξαρτάται από την ένταση του βαρυτικού πεδίου. Η επιβράδυνση που υφίσταται ο χρόνος είναι αμελητέα για βαρυτικά πεδία όπως της Γης ή πλανητών και αστέρων μεγαλύτερης μάζας, αλλά λαμβάνεται σοβαρά υπόψη στα βαρυτικά πεδία των αστέρων νετρονίων και των μαύρων οπών... 

Σύμφωνα, πάντα, με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, ο χρόνος για έναν εξωτερικό παρατηρητή σταματά εντελώς στον ορίζοντα γεγονότων. Ο χωρόχρονος έξω από τον ορίζοντα γεγονότων είναι πολύ διαφορετικός από τον χωρόχρονο μέσα στον ορίζοντα γεγονότων. 

Αν ένα διαστημόπλοιο πλησιάσει μια μαύρη τρύπα, για έναν μακρινό παρατηρητή θα φαίνεται ότι εκτελεί μια συνεχώς επιβραδυνόμενη κίνηση, μέχρις ότου σταματήσει εντελώς στον ορίζοντα γεγονότων. 

Ο μακρινός παρατηρητής θα βλέπει για πάντα το διαστημόπλοιο ακίνητο στον ορίζοντα γεγονότων, αλλά ποτέ δεν θα το δει να χάνεται στην δίνη της μαύρης τρύπας. Αν κάποιος εξωτερικός παρατηρητής μπορούσε να δει τη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας, όλες οι κινήσεις θα του φαίνονταν "παγωμένες" αιώνια. Με λίγα λόγια, δεν θα μπορούσε να παρατηρήσει την τελική φάση της κατάρρευσης του αστέρα... 

Ένας αστροναύτης, που θα είχε την ατυχία να πέσει σε μια μαύρη τρύπα, θα εύρισκε θάνατο παρόμοιο με αυτόν που υπέβαλλε ο Προκρούστης στα θύματά του που δεν είχαν αρκετό ύψος. 

Ο άτυχος αστροναύτης, εξαιτίας της πανίσχυρης βαρυτικής έλξης, θα γινόταν μακρύς σαν μακαρόνι και ύστερα θα συρρικνωνόταν στο μέγεθος ενός μορίου σκόνης, πριν ακόμα φτάσει στον πυθμένα της μαύρης τρύπας...

Συνέχεια στο Μαύρες Τρύπες - B' Μέρος

Information cookies

Το cookie είναι ένα μικρό τμήμα κειμένου που αποστέλλεται στο πρόγραμμα περιήγησης από έναν ιστότοπο που επισκέπτεστε. Διευκολύνει τον ιστότοπο να απομνημονεύει πληροφορίες σχετικά με την επίσκεψή σας, όπως την προτιμώμενη γλώσσα σας και άλλες ρυθμίσεις. Κάτι τέτοιο μπορεί να διευκολύνει την επόμενή σας επίσκεψη και να κάνει τον ιστότοπο πιο χρήσιμο για εσάς. Τα cookie παίζουν σημαντικό ρόλο. Χωρίς αυτά, η χρήση του ιστού θα ήταν μια πολύ πιο περίπλοκη εμπειρία.

Χρησιμοποιούμε τα cookie για πολλούς λόγους. Τα χρησιμοποιούμε, για παράδειγμα, για την απομνημόνευση των προτιμήσεών σας όσον αφορά στην ασφαλή αναζήτηση, για να υπολογίσουμε τον αριθμό των επισκεπτών σε μια σελίδα ή για να σας διευκολύνουμε να εγγραφείτε στις υπηρεσίες μας και για να προστατεύσουμε τα δεδομένα σας. Περισσότερες πληροφορίες για τη χρήση των cookies μπορείτε να βρείτε στη σελίδα About Cookies website.