ΠΛΑΝΗΤΙΚΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ «ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΟ ΟΡΙΖΟΝΤΑ ΓΕΓΟΝΟΤΩΝ»

Στόχος η φωτογράφιση μιας μαύρης τρύπας!

Προσομοίωση σε υπολογιστή της κίνησης του νέφους G2 γύρω από την υπερμεγέθη κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία, όπως προβλέπεται από τη θεωρία

Η γιγάντια μαύρη τρύπα που θεωρείται ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία, παραμένει ήσυχη τον περισσότερο καιρό, με περιστασιακές μόνο δραστηριοποιήσεις. Ομως, από μέρα σε μέρα (πιθανότατα μέσα στο Σεπτέμβρη) οι επιστήμονες περιμένουν έξαρση της δραστηριότητάς της, καθώς ένα μεγάλο νέφος αερίων και σκόνης πλησιάζει στο εγγύτερο στο κέντρο του Γαλαξία σημείο της τροχιάς του. Με αυτή την απότομη εισροή υλικού, η συνήθως ήρεμη μαύρη τρύπα, που ονομάζεται Τοξότης Α* (Αλφα άστρο του Τοξότη) και έχει μάζα ίση με 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλιου, θα αναζωογονηθεί εξαπολύοντας - όπως εκτιμάται - ισχυρές ριπές ύλης και ακτινοβολίας.
Η μαύρη τρύπα μπορεί να χρειαστεί δεκαετίες για να καταναλώσει το μέρος του νέφους G2 που θα πιάσουν οι πανίσχυρες βαρυτικές της αρπάγες. Ο Τοξότης Α* δεν «δειπνεί» συχνά, αλλά όταν το κάνει είναι λαίμαργος, όπως και όλες οι μαύρες τρύπες, τραβώντας περισσότερο υλικό απ' ό,τι μπορεί να καταπιεί. Τα αέρια και η σκόνη που θα ξεκόψουν από το υπόλοιπο νέφος παίρνοντας πορεία προς την τρύπα, θα δημιουργήσουν «κυκλοφοριακή συμφόρηση», που θα εμποδίσει το μεγαλύτερο μέρος του υλικού αυτού να φτάσει στον ελκυστή του. Καθώς θα αυξάνεται η πίεση του υλικού που θα συσσωρεύεται, τα άτομα και τα υποατομικά σωματίδια θα τρίβονται όλο και περισσότερο μεταξύ τους, αυξάνοντας τη θερμοκρασία τους σε δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Χωρίς να βρίσκει δρόμο προς το εσωτερικό, το ενεργοποιημένο υλικό θα αποστρακιστεί πίσω στο Διάστημα με ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός, δημιουργώντας μεγάλα φωτεινά ρεύματα, τοποθετημένα κατά μήκος των δυναμικών γραμμών του πανίσχυρου μαγνητικού πεδίου της μαύρης τρύπας. Τουλάχιστον αυτό λέει η θεωρία, στην οποία παραμένουν αρκετά σκοτεινά σημεία σχετικά με τις λεπτομέρειες δημιουργίας αυτών των ρευμάτων υλικού.

Γαλαξιακά πυροτεχνήματα

Φωτογραφία του τεράστιου γαλαξία M87 με τις εκπομπές της κεντρικής μαύρης τρύπας του, που απέχει 2.000 φορές περισσότερο από τη μαύρη τρύπα του δικού μας Γαλαξία

Κανένας δεν μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια πώς θα εξελιχθεί η συνάντηση του G2 με τον Τοξότη Α*. Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι μπορεί να υπάρξουν όμορφα «πυροτεχνήματα» και θεωρούν ότι η συνάντηση αυτή είναι ευκαιρία μιας ζωής, καθώς προηγούμενο ανάλογο είχε συμβεί πριν από 40 χρόνια. Γι' αυτό θα έχουν στραμμένα τα τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο προς το γαλαξιακό κέντρο.
Αν και αμέτρητες συσκευές παρατήρησης θα μετρήσουν διαφορετικές πλευρές της δραστηριότητας που αναμένεται να υπάρξει, μόνο ένα τηλεσκόπιο έχει πιθανότητα να καταγράψει πραγματικές φωτογραφίες του εκρηκτικού γεγονότος και να το παρατηρήσει σε πραγματικό χρόνο. Πρόκειται για το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (EHT από τα αρχικά του στα αγγλικά), που αναμένεται να καταγράψει για πρώτη φορά τι συμβαίνει όταν μια σημαντική ποσότητα ύλης πέσει σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, όπως αυτή που θεωρείται ότι υπάρχει στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών. Αραγε το υλικό θα πέσει κατευθείαν στη μαύρη τρύπα, ή ένα μέρος του θα κάνει έναν κύκλο γύρω της και θα εκτοξευτεί στο Διάστημα; Κανείς δεν ξέρει με σιγουριά, γιατί ποτέ έως τώρα δεν έγινε δυνατό να παρατηρηθεί κάτι τέτοιο.

Μοναδικής οξύτητας «μάτι»

Το EHT ονομάστηκε έτσι επειδή μπορεί να δώσει μια όσο γίνεται πιο κοντινή λήψη της μαύρης τρύπας, αποκαλύπτοντας το αόρατο όριο που την περιβάλλει, ένα σφαιρικό κέλυφος που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Οι μαύρες τρύπες θεωρείται ότι είναι ουράνια σώματα που έχουν υποστεί ισχυρότατη βαρυτική κατάρρευση, με αποτέλεσμα να έχουν πυκνότητα που πλησιάζει το άπειρο στο κέντρο τους. Η βαρυτική τους έλξη είναι τόσο ισχυρή που δεν μπορεί να ξεφύγει απ' αυτή ούτε το φως, αν τύχει να περάσει κοντά τους σε απόσταση μικρότερη από την ακτίνα του ορίζοντα γεγονότων, ο οποίος λέγεται έτσι γιατί μόνο μέχρι εκεί μπορούν να γίνουν αντιληπτά τα φυσικά φαινόμενα στον εξωτερικό παρατηρητή. Τι γίνεται το φως και τα σωματίδια που καταπίνει μια μαύρη τρύπα είναι ασαφές.

Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά τηλεσκόπια που έχουν ένα μεγάλο κάτοπτρο ή παραβολική κεραία («πιάτο»), το EHT αποτελείται από ένα συντονισμένο δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων σε ολόκληρη τη Γη. Τηλεσκόπια σε Αριζόνα, Καλιφόρνια, Χαβάη έχουν ήδη διασυνδεθεί και γίνεται προσπάθεια να συνδεθούν ραδιοτηλεσκόπια και συστοιχίες ραδιοτηλεσκοπίων σε τουλάχιστον άλλα έξι σημεία του πλανήτη. Συνδέοντας απομακρυσμένες κεραίες, «παγώνοντας» την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που συλλέγουν και δημιουργώντας μια σύνθετη εικόνα, δίνει ως αποτέλεσμα ένα εικονικό κάτοπτρο στο μέγεθος της Γης. Αυτή η τεχνική της ανάμειξης της εισόδου από διάσπαρτα τηλεσκόπια ονομάζεται συμβολομετρία και επιτρέπει εξαιρετικά μεγάλη γωνιακή ανάλυση, δηλαδή ικανότητα διάκρισης μεταξύ αντικειμένων που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους στον ουράνιο θόλο. Οσο μεγαλύτερο είναι το «μάτι» ενός τηλεσκοπίου, τόσο μικρότερα χαρακτηριστικά μπορεί να διακρίνει. Το EHT, που αναμένεται να έχει πλανητικές διαστάσεις, οδηγεί αυτό το χαρακτηριστικό στα άκρα. Η διακριτική του ικανότητα, που μπορεί να αυξηθεί παραπέρα, είναι ήδη 2.000 φορές μεγαλύτερη από του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Χαμπλ...

Τελευταία τροχιά φωτονίου

Στην ουσία ο «φακός» του EHT είναι μια δίμετρη συστοιχία υπολογιστών, ένα είδος εξειδικευμένου υπερυπολογιστή, που παίρνει τις μετρήσεις φωτός που καταγράφηκαν σε διάφορους σταθμούς απ' όλο τον κόσμο, τις συγκρίνει και τις συνδυάζει, πετυχαίνοντας μέσω του λογισμικού και των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων να κάνει το ίδιο πράγμα που κάνει ένα κάτοπτρο μέσω της γεωμετρίας του. Κάθε σταθμός του EHT διαθέτει ένα ειδικό είδος ατομικού ρολογιού, που ονομάζεται μέιζερ υδρογόνου, το οποίο επιτρέπει τον απόλυτο συγχρονισμό των μετρήσεων που γίνονται σε διάφορα σημεία της υδρογείου. Το μέιζερ υδρογόνου αξιοποιεί τη σταθερή ταλάντωση των ατόμων υδρογόνου με συχνότητα 1,42 δισεκατομμυρίων κύκλων το δευτερόλεπτο, για να πετύχει μια σταθερότητα που του επιτρέπει να χάνει μόλις 1 δευτερόλεπτο στα 100 εκατομμύρια χρόνια!
Πέρα από το να παρατηρήσει τη γαλαξιακή παράσταση φωτός καθώς το νέφος G2 θα «πέφτει» κατά ένα μέρος στον Τοξότη Α*, το EHT ίσως μπορέσει να δώσει απαντήσεις σε πιο θεμελιακά ερωτήματα για το σύμπαν. Ειδικότερα, οι επιστήμονες ενδιαφέρονται να καταγράψουν τη σιλουέτα μιας μαύρης τρύπας, ένα δαχτυλίδι θερμών φωτεινών αερίων που περιβάλλουν το κατάμαυρο, εξ ορισμού απόκρυφο εσωτερικό της μαύρης τρύπας. Αυτό το φωτεινό δαχτυλίδι, που ονομάζεται τελευταία τροχιά φωτονίου, είναι η πιο κοντινή στη μαύρη τρύπα περιοχή που το φως μπορεί να διαγράψει τροχιά γύρω της χωρίς να απορροφηθεί απ' αυτή. Είναι ακριβώς έξω από τον ορίζοντα γεγονότων. Το σχήμα του δαχτυλιδιού, αν είναι κυκλικό, θα αποτελέσει μια ακόμα επιβεβαίωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, της θεωρίας του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Discover»