26-03-03 ΟΙ ΜΑΥΡΕΣ ΤΡΥΠΕΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

 Καθηγητής Βασίλειος Γκίκας

 "Οι μαύρες τρύπες του Σύμπαντος".

 Οι μαύρες τρύπες προβλέπονται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, η οποία αναφέρει ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να υπάρξουν και προβλέπει ότι σχηματίζονται στη Φύση οποτεδήποτε συγκεντρώνεται σ' ένα δεδομένο χώρο επαρκής ποσότητα μάζας, μέσω της διαδικασίας της βαρυτικής κατάρρευσης. Όσο η μάζα μέσα σε μία συγκεκριμένη περιοχή μεγαλώνει, η δύναμη της βαρύτητας γίνεται πιό ισχυρή, ο χώρος γύρω της παραμορφώνεται όλο κι εντονότερα. Όταν η ταχύτητα διαφυγής σε μία συγκεκριμένη απόσταση από το κέντρο φθάσει την ταχύτητα του φωτός, σχηματίζεται ένας ορίζοντας γεγονότων, μέσα στον οποίο Ύλη κι Ενέργεια αναπόφευκτα καταρρέουν σ' ένα μοναδικό σημείο, σχηματίζοντας μία βαρυτική μοναδικότητα. Έτσι, ένας αστέρας που έχει τουλάχιστον 3 φορές την μάζα του Ήλιου στο τέλος της εξέλιξής του, σχεδόν σίγουρα θα συρρικνωθεί μέχρι το κρίσιμο εκείνο μέγεθος που χρειάζεται γιά να υποστεί βαρυτική κατάρρευση. Μόλις αρχίσει η κατάρρευση, δεν φαίνεται να μπορεί να διακοπεί από κάποια Φυσική Δύναμη και σχηματίζεται αστέρας νετρονίων. Αν η μάζα του είναι ακόμα πιο μεγάλη, τελικά σχηματίζεται μαύρη τρύπα.

Σύμφωνα με την Κλασσική Γενική Σχετικότητα, ούτε Ύλη ούτε πληροφορίες μπορούν να κινηθούν από το εσωτερικό μίας μαύρης τρύπας προς έναν εξωτερικό Παρατηρητή. Γιά παράδειγμα, δεν μπορεί κάποιος να πάρει δείγμα του υλικού της ή να δεχτεί την ανάκλαση από μία φωτεινή πηγή (π.χ. φακό) ούτε να πάρει πληροφορίες γιά το υλικό από το οποίο αποτελείται η μαύρη τρύπα. Κβαντομηχανικά φαινόμενα μπορούν να επιτρέψουν σε Ύλη κι Ενέργεια να δραπετεύσουν από μαύρες τρύπες. Εικάζεται, όμως, ότι η φύση τους δεν εξαρτάται από αυτά που έχουν εισέλθει στη μαύρη τρύπα κατά το παρελθόν. Αυτό σημαίνει ότι στις μαύρες τρύπες γίνεται απώλεια πληροφορίας σε σχέση με το είδος των σωματιδίων (τα μόνα χαρακτηριστικά που διατηρεί στη μνήμη η μαύρη τρύπα είναι η μάζα και το φορτίο της απορροφημένης Ύλης). Επομένως, μία μαύρη τρύπα πρέπει να χαρακτηρίζεται από μια ορισμένη εντροπία.

Μία μαύρη τρύπα είναι ένα άστρο που έχει καταρρεύσει σ’ ένα απειροελάχιστα μικροσκοπικό μέγεθος, αφήνοντας πίσω του την ένταση μόνο της βαρύτητάς του.

Η φωτογράφηση του ορίζοντα γεγονότων μίας μαύρης τρύπας μας οδηγεί να δώσουμε απαντήσεις και σ' ερωτήματα όπως είναι, γιά παράδειγμα, γιά το τι θα συνέβαινε εάν ταξιδεύαμε κοντά σε μία μαύρη τρύπα. Με βάση τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, αν πλησιάζαμε μία μαύρη τρύπα μ’ ένα διαστημόπλοιο, η ισχυρότατη δύναμη της βαρύτητάς της θα το υποχρέωνε να τεντωθεί σαν λάστιχο και κάθε άτομο του κι όλων όσων θα βρίσκονταν στο εσωτερικό του, θα παραμορφώνονταν τρομαχτικά. Αν στέλναμε κάποιο φανάρι, θα παρατηρούσαμε ότι το φως του ελαττώνεται όλο και πιό πολύ, καθώς αυτό πλησίαζε τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας. Τα φωτεινά κύματα χάνουν τόση πολλή ενέργεια στην προσπάθειά τους να σκαρφαλώσουν μακριά από την βαρύτητα της τρύπας, ώστε ως αποτέλεσμα έχουμε το αδυνάτισμα της φωτεινής τους έντασης. Το φως από ένα φανάρι που θα έφτανε ακριβώς στην επιφάνεια του ορίζοντα, δεν μπορεί να φτάσει ποτέ μέχρι τα μάτια μας. Αν πάλι στέλναμε ένα ρολόι, τότε θα παρατηρούσαμε ότι καθώς αυτό πλησίαζε την μαύρη τρύπα ο Χρόνος θα έτρεχε όλο και πιό αργά. Αλλά, τα πάντα είναι σχετικά: διότι, αν με κάποιο τρόπο αφήναμε το διαστημόπλοιο και πλησιάζαμε τη μαύρη τρύπα, δεν θα αισθανόμασταν κάποια αλλαγή στον Χρόνο, διότι το ρολόι που θα είχαμε μαζί μας θα έδειχνε ότι γιά εμάς ο Χρόνος τρέχει κανονικά. Αντιθέτως, αν μπορούσαμε να διακρίνουμε τους δείχτες του ρολογιού που αφήσαμε στο διαστημόπλοιό μας, θα τους βλέπαμε να τρέχουν με τεράστιες ταχύτητες. Από τα πρόθυρα της μαύρης τρύπας ο Χρόνος στο διαστημόπλοιο, καθώς και σε οποιοδήποτε άλλο σημείο του Σύμπαντος, θα έτρεχε με απίστευτη ταχύτητα. Αυτή η παραμόρφωση του Χρόνου μας λέει ότι, αν με κάποιον τρόπο μπορούσαμε να ξεφύγουμε από την ελκτική δύναμη της μαύρης τρύπας κι επιστρέφαμε στο διαστημόπλοιό μας, θα βρισκόμασταν στο μέλλον. Συμβαίνει και στον Χρόνο το ίδιο που συμβαίνει και στον Χώρο, διότι η μαύρη τρύπα δημιουργεί Χώρο-παραμόρφωση και Χρόνο-παραμόρφωση. Όταν τελικά το ρολόι θα φτάσει στον ορίζοντα γεγονότων, ο Χρόνος γι’ αυτό θα σταματήσει τελείως. Μ’ αυτή την έννοια ο μαύρες τρύπες μπορεί να θεωρηθούν και σαν ένα είδος μηχανών του Χρόνου, που μπορούν να μας μεταφέρουν μόνο προς το μέλλον. Ίσως πάλι οι μαύρες τρύπες να μην λειτουργούν μόνο σαν Χρόνο-μηχανές ούτε κι ως τρύπες, αλλά να είναι ένα είδος Χωροχρονικής σήραγγας που θα μας μετέφερε σε κάποιο άλλο σημείο του δικού μας ή κάποιου άλλου Σύμπαντος.

Αντιμετωπίζουμε έτσι ένα από τα βασικά ερωτήματα που αφορούν την τύχη των υλικών που εισχωρούν στην μαύρη τρύπα: που πηγαίνουν, αυτά τα υλικά; αφού η βαρυτική δύναμη της μαύρης τρύπας εμποδίζει σε οποιαδήποτε πληροφορία να διαφύγει από αυτήν, δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε τον μελλοντικό τους πραγματικό δρόμο.

Τρεις είναι οι πιθανότητες που διερευνώνται, με πρώτη τον αφανισμό των υλικών στην ιδιόμορφη καρδιά της μαύρης τρύπας. Οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν επίσης να σχηματίζουν παράξενες κοσμικές σήραγγες, μερικοί τις ονομάζουν σκουληκότρυπες, που ίσως να οδηγούν σε κάποιο άλλο άγνωστο Σύμπαν, με το οποίο δεν υπάρχει άλλη επικοινωνία ούτε και τρόπος επιστροφής. Η τρίτη πιθανότητα προτείνει τη συνένωση μίας μαύρης τρύπας με άλλα σημεία του δικού μας Σύμπαντος, που απέχουν μεταξύ τους στον Χώρο και στον Χρόνο. Όμως, στο εσωτερικό μίας Μαύρης Τρύπας υπάρχει τόσο μεγάλη βιαιότητα ώστε η δημιουργία μιας σκουληκότρυπας είναι αδύνατη, πόσο μάλλον για να μπορέσουμε να την διασχίσουμε.

Όλα αυτά δεν είναι παρά η προσωποποίηση της άκρατης καταστροφικής μανίας της Φύσης σε κλίμακα που μας είναι αδιανόητη ή πρόκειται γιά τη διεκπεραίωση των φαινομένων ενός ανήσυχου Σύμπαντος.

Οπότε, αφού ο Χρόνος κι ο Χώρος είναι έννοιες που δεν έχουν κάποια υπόσταση στο εσωτερικό μίας μαύρης τρύπας,, υπάρχει πιθανότητα, κάποτε, στο μέλλον και με την κατάλληλη Τεχνολογία, να γίνουν οι μαύρες τρύπες το κλειδί των μελλοντικών μας μετακινήσεων στην προσπάθειά μας να εξερευνήσουμε ολόκληρο το Σύμπαν. Αρκεί η μαύρη τρύπα που θα διαλέξουμε γιά ένα τέτοιο ταξίδι, να είναι αρκετά μεγάλη, διότι στο Σύμπαν υπάρχουν μαύρες τρύπες σε όλα τα μεγέθη.

Η γιγάντια μαύρη τρύπα του M87 έχει 6,5 δις φορές την μάζα του Ήλιου μας και διάμετρο που φτάνει τα 100 δις χιλιόμετρα, 22 φορές την απόσταση του πλανήτη Ποσειδώνα από τον Ήλιο, όταν, σε σύγκριση, η μάζα της μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας δεν υπερβαίνει την μάζα 4 εκατομμυρίων άστρων σαν τον Ήλιο. Γι’ αυτό δόθηκε προτεραιότητα στην ανάλυση των δεδομένων από τον Μ87 κι όχι από τον δικό μας. Κάποια στιγμή θα γίνει και η ανάλυση των δεδομένων από την μαύρη τρύπα και του δικού μας Γαλαξία και θα μπορέσουμε τότε να δούμε πως μοιάζει και το δικό μας Γαλαξιακό Κέντρο.