Σχηματισμός Μαύρης Τρύπας:Πώς συμβαίνει;

Οι μαύρες τρύπες είναι πολύ στις ειδήσεις πρόσφατα από τότε που μια ομάδα επιστημόνων κατάφερε τελικά να τραβήξει μια φωτογραφία αυτού του άπιαστου διαστρικού τέρατος, που καταβροχθίζει τα πάντα, συμπεριλαμβανομένου του φωτός, για πρώτη φορά στην ιστορία. Αν και πρόκειται για ένα μνημειώδες επίτευγμα, το οποίο κάνει όλους να μιλούν για τη λήψη φωτογραφιών μαύρων τρυπών, κανείς δεν μπήκε στον κόπο να αναφέρει πώς σχηματίζονται. Σήμερα, θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον σχηματισμό μαύρης τρύπας και τι χρειάστηκε για να τραβήξουμε μια φωτογραφία μιας.

Τρεις γεύσεις μαύρων τρυπών

Όπως πολλά άλλα πράγματα - συμπεριλαμβανομένου του νέφους αερίων στο κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία - οι μαύρες τρύπες έχουν διαφορετικές γεύσεις. Οι επιστήμονες τα έχουν ταξινομήσει ως αστρικά, υπερμεγέθη ή ενδιάμεσα, αλλά τι σημαίνουν αυτές οι διαφορετικές ονομασίες;

Και αν αναρωτιέστε, το σύννεφο αερίων στο κέντρο του γαλαξία μας έχει γεύση βατόμουρου και μυρίζει ρούμι.

Σχηματισμός αστρικής μαύρης τρύπας

Λένε ότι είμαστε όλοι αστρικά πράγματα, αλλά στην περίπτωση μιας αστρικής μαύρης τρύπας, οι επιστήμονες το εννοούν κυριολεκτικά. Οι αστρικές μαύρες τρύπες, γνωστές και ως μαύρες τρύπες αστρικής μάζας, ξεκινούν τη ζωή τους ως αστέρια μεγάλης μάζας. Αυτά τα φωτεινά σώματα ζουν για δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τελικά, τελειώνουν τα καύσιμα. Τα περισσότερα αστέρια της κύριας ακολουθίας καίνε υδρογόνο για την αρχική τους αντίδραση. Όταν τελειώσει αυτό το υδρογόνο, αρχίζουν να καίνε άλλα στοιχεία, μετατρέποντας τελικά τον πυρήνα του ήλιου σε σίδηρο.

Όταν ο πυρήνας φτάσει στην κρίσιμη μάζα, κάνει ένα από τα δύο πράγματα - μπορεί να καταρρεύσει προς τα μέσα και να εκραγεί δημιουργώντας μια σουπερνόβα ή να καταρρεύσει εντελώς. Σε αυτήν την περίπτωση, λαμβάνετε σχηματισμό μαύρης τρύπας.

Εάν σχηματιστεί μια μαύρη τρύπα σε ένα σύστημα μεμονωμένων αστέρων, μπορεί να είναι σχεδόν αδύνατο να τη δούμε. Η μόνη φορά που οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν ένα είναι σε δυαδικά συστήματα, επειδή η μαύρη τρύπα θα αρχίσει να εκπέμπει υπερθερμασμένο αέριο από το συνοδό αστέρι της.

Σχηματισμός υπερμεγέθους μαύρης τρύπας

Εάν οι αστρικές μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι συνήθως μερικές φορές μεγαλύτερες από τον ήλιο μας, δεν είναι αρκετά μεγάλες για εσάς, τότε είστε τυχεροί. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι οπουδήποτε από ένα εκατομμύριο έως ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερες από μια τυπική αστρική μαύρη τρύπα. Οι επιστήμονες έχουν επιβεβαιώσει μόνο την ύπαρξη μιας χούφτας από αυτά τα αδηφάγα τέρατα επειδή τα περισσότερα από αυτά είναι πολύ μακριά για να τα ανιχνεύσουν ακόμη και τα πιο ευαίσθητα τηλεσκόπια μας.

Σε αντίθεση με τις αστρικές μαύρες τρύπες, δεν γνωρίζουμε πώς σχηματίζονται οι υπερμεγέθεις. Υπάρχουν όμως μερικές θεωρίες. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτές οι ογκώδεις ιδιομορφίες σχηματίζονται όταν ένα σύννεφο αερίου καταρρέει κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ενός γαλαξία. Άλλοι πιστεύουν ότι αυτοί οι γίγαντες ξεκίνησαν ως αστρικές μαύρες τρύπες και μεγάλωσαν σε δισεκατομμύρια χρόνια στα τέρατα που είναι σήμερα. Ωστόσο, άλλοι πιστεύουν ότι τα υπερμεγέθη είναι μια συσσώρευση αστρικών μαύρων τρυπών που έχουν συγχωνευθεί κατά τη διάρκεια χιλιετιών.

Σχηματισμός μιας ενδιάμεσης μαύρης τρύπας

Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες είχαν μόνο δύο γεύσεις - αστρικές και υπερμεγέθεις. Δεν υπήρχε μέση λύση που να προβληματίζει τους αστρονόμους για δεκαετίες.

Σήμερα τα πιο ογκώδη αστέρια που σχηματίζονται στον γαλαξία έχουν μόνο μερικές εκατοντάδες ηλιακές μάζες, που σημαίνει ότι είναι μερικές εκατοντάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο μας, επομένως είτε γίνονται σουπερνόβα είτε καταρρέουν σε αστρικές μαύρες τρύπες. Στις αρχές της ανάπτυξης του σύμπαντος, οι συνθήκες μπορεί να ήταν ευνοϊκές για τη δημιουργία τεράστιων αστεριών — όχι αρκετά μεγάλα για να καταρρεύσουν σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, αλλά πολύ μεγάλα για να γίνουν οι αστρικές ιδιομορφίες που γνωρίζουμε και αγαπάμε.

Εκεί μπαίνουν οι ενδιάμεσες μαύρες τρύπες. Προς το παρόν, δεν έχουμε βρει ακόμη καμία. Ωστόσο, οι επιστήμονες αναζητούν αυτόν τον κρίκο που λείπει. Γιατί; Θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το σχηματισμό της μαύρης τρύπας και να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το σύμπαν.

Φωτογράφηση ενός ντροπαλού θέματος

Πώς τραβάτε μια φωτογραφία κάτι που καταναλώνει τα πάντα — συμπεριλαμβανομένων των φωτεινών κυμάτων που απαιτούνται για τη λήψη μιας φωτογραφίας; Χρειάστηκαν οι συνδυασμένες προσπάθειες περισσότερων από 100 αστρονόμων σε οκτώ ραδιοτηλεσκόπια που κάλυπταν σχεδόν ολόκληρη την υδρόγειο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται συμβολομετρία μακράς γραμμής βάσης για να συνδέσουν τα ραδιοκύματα που είδαν όλα τα παρατηρητήρια σε μια εικόνα — χρησιμοποιώντας όλα αυτά τα διαφορετικά τηλεσκόπια, που βρίσκονται παντού από την Ευρώπη και το Μεξικό μέχρι την Ανταρκτική, και κάνοντάς τα να συνεργαστούν ως ένας τεράστιος πλανήτης συσκευή.

Με μια εικόνα της μαύρης τρύπας M87 στην πίσω τσέπη τους, αυτοί οι αστρονόμοι βάζουν το βλέμμα τους ψηλότερα. Το επόμενο πράγμα που αναζητούν είναι ζεύγη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, συγκεκριμένα το ζευγάρι που μπορεί να συγκρούστηκε το 2015 προκαλώντας τεράστια βαρυτικά κύματα που συγκλόνισαν το σύμπαν.

Σκέψεις κλεισίματος

Αν και δεν έχουμε πολλές πληροφορίες –και πάλι– για το πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες, μαθαίνουμε περισσότερα κάθε μέρα. Η κατανόηση αυτών των αδηφάγων γιγάντων μπορεί να μας δώσει τα κομμάτια του παζλ που λείπουν και να μας επιτρέψει να κατανοήσουμε καλύτερα το σύμπαν που μας περιβάλλει. Εάν ελπίζουμε ποτέ να γίνουμε διαστρικό είδος, η κατανόηση του σχηματισμού μαύρης τρύπας θα είναι ζωτικής σημασίας.