Η νέα άποψη για τις μαύρες τρύπες - Μέρος 4ο

Οι πρώτες μαύρες τρύπες
Το 1916, ο Γερμανός αστρονόμος Karl Schwartzschild κατέληξε σε μία λύση των εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Einstein που αντιστοιχούσε σε έναν άγνωστο μέχρι τότε τύπο κοσμικών αντικειμένων, τα οποία, αρκετά χρόνια αργότερα, ο μεγάλος θεωρητικός φυσικός John Wheeler ονόμασε μαύρες τρύπες. Οι μαύρες τρύπες διαθέτουν τόσο ισχυρά βαρυτικά πεδία, ώστε τίποτα -ούτε καν το φως- να μην μπορεί να διαφύγει από την πανίσχυρη έλξη τους.
Γι' αυτό, οι μαύρες τρύπες σύντομα έγιναν σύμβολα του θανάτου και της καταστροφής στο σύμπαν. Αυτή η πεποίθηση ενισχύθηκε τη δεκαετία του 1930, όταν διατυπώθηκε η θεωρία ότι οι μαύρες τρύπες είναι κατάλοιπα άστρων με τεράστια πυκνότητα μάζας, που κατέρρευσαν βαρυτικά.
Πιο παλιά οι επιστήμονες πίστευαν ότι οι γαλαξίες διαμορφώνονται από κάποια μονολιθική κατάρρευση, στην οποία ένα γιγαντιαίο νέφος αερίου έπεσε ξαφνικά προς το εσωτερικό του. Η σύγχρονη άποψη - η λεγόμενη ιεραρχική συγχώνευση - είναι ότι φτιάνεται κομμάτι-κομμάτι κατά τη διάρκεια του χρόνου. Και ότι οι αρχικοί κυματισμοί στο διάστημα δημιούργησαν κόμβους και νημάτια όχι μόνο τοπικά αλλά και σε μεγάλες περιοχές του διαστήματος. Μεμονωμένες δε μάζες αερίου κατέρρευσαν και έτσι γεννήθηκαν τα αστέρια.
Τα πρώτα αστέρια πρέπει να ήταν τεράστια, ίσως 200 φορές το βάρος του ήλιου μας ή και περισσότερο. Θα αποτελούνταν σχεδόν από καθαρό υδρογόνο -- το βασικό συστατικό της θερμοπυρηνικής σύντηξης, που κάνει να λάμπει ένα αστέρι.
Ξέρουμε ότι όσο πιο μεγάλο είναι ένα άστρο τόσο πιο νέο πεθαίνει. Μερικά επιζούν μόνο για 10 εκατομμύρια χρόνια (ο ήλιος για σύγκριση είναι 4,6 δισεκατομμυρίων ετών και βρίσκεται ακριβώς στο μέσον της ζωής του). Μετά το θάνατο των πρόωρων άστρων ακολουθεί μια κολοσσιαία έκρηξη, στέλνοντας βαρύτερα στοιχεία προς το διάστημα. Η υπόλοιπη ύλη καταρρέει. Μια μάζα ίση με πολλούς ήλιους μπορεί να καταλήξει σε μια σφαίρα όχι μεγαλύτερη από μια πόλη. Το αποτέλεσμα: μια αστρική μαύρη τρύπα. Αυτά τα αντικείμενα είναι τόσο πυκνά που τίποτα, ακόμα και το φως, δεν μπορεί να διαφύγει από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.
Οι αστρικές μαύρες τρύπες δεν έχουν τόση μάζα όσο και οι γιγάντιες που κατοικούν στα κέντρα των γαλαξιών. Έχουν μάζα μερικές φορές αυτή του ήλιου. Αλλά στην αρχή οι μαύρες τρύπες μπορεί να ήταν και 100 φορές μεγαλύτερες από τον ήλιο.
Κατά τη διάρκεια όλων αυτών των δεκάδων και εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, γεννιούνται ολοένα και περισσότερα αστέρια από τα συντρίμμια των πρώτων αστεριών. Αφού συγκεντρώθηκαν αρχικά σε ομάδες λίγων άστρων και αργότερα σε σμήνη πολλών χιλιάδων άστρων, άρχισαν να μοιάζουν και να συμπεριφέρονται σαν έναν υπο--γαλαξία. Μερικοί από αυτούς πιθανώς να φιλοξενούσαν κοντά στα κέντρα τους και μαύρες τρύπες.
Στο σημείο αυτό συνεχίζει η θεωρία. Η διαίσθηση προτείνει ότι πολλές από αυτές τις τεράστιες αστρικές μαύρες τρύπες απλώς συγχωνεύτηκαν, έως ότου αναπτύχθηκε ένα κεντρικό αντικείμενο με αρκετή μάζα για να οδηγήσει τη μορφή και τη μελλοντική ανάπτυξη του γαλαξία του. Και εάν αυτή η διαίσθηση είναι σωστή τότε ποιά μαύρη τρύπα έγινε το κέντρο;
Στην πραγματικότητα, κανένας δεν βεβαιώνει εάν οι πρώτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αναπτύχθηκαν από μια σειρά συγχωνεύσεων -- στην αρχή έχοντας μάζα μερικές δωδεκάδες ηλιακές μάζες μέχρι να φτάσουν το ένα δισεκατομμύριο ηλιακές μάζες -- ή εάν κατέρρευσαν από κάποιο αρχικό νέφος αερίου που συμπυκνώθηκε. Μερικοί αστροφυσικοί πιστεύουν το πρώτο σενάριο, αν και όλα είναι θεωρίες ακόμα.
Χαμένες μαύρες τρύπες μεσαίου βάρους
Η γέννηση και η ανάπτυξη γαλαξιών είναι μια ατέρμονη διαδικασία, και οι ενδείξεις για την πρόωρη εξέλιξη των μαύρων οπών υπάρχουν σε όλο το Γαλαξία μας και σε όλο τον Κόσμο. Οι αστρονόμοι επομένως εξετάζουν σύγχρονα αστρονομικά αντικείμενα μήπως ανακαλύψουν ενδείξεις για τις προγονικές ρίζες τους.
Οι μαύρες τρύπες είναι παντού. Μόνο στον Γαλαξία μας θα μπορούσαν να υπάρχουν εκατομμύρια αστρικές μαύρες τρύπες. Αριθμός βασισμένος στην ανακάλυψη μερικών πρωτόγονων. Για αυτό και πρέπει να υπάρχουν όχι μόνο οι θηριώδεις ή οι μικρές αστρικές αλλά και οι μεσαίου βάρους μαύρες τρύπες, που να βεβαιώνουν την πορεία τους από τις μικρές έως τις τεράστιες. Ορισμένοι αστρονόμοι είναι σίγουροι ότι έχουν βρει μερικές από αυτές, που μέχρι τώρα αποτελούν τον χαμένο κρίκο της εξέλιξης τους. Όμως είναι μεταξύ των πιο αμφισβητούμενων θεμάτων σε όλη αστρονομία.
Και αυτοί που λένε ότι βρέθηκαν και οι διαφωνούντες - για την ανακάλυψη του χαμένου κρίκου των μαύρων οπών - συνήθως συμφωνούν ότι ο όγκος μιας τεράστιας μαύρης τρύπας δεν έγινε μέσω των αρχικών συγχωνεύσεων. Μόλις επιτευχθεί μια κρίσιμη μάζα -- και αυτό δείχνει να γίνεται σε μια χρονική στιγμή που δεν μπορούν να δουν οι αστρονόμοι σήμερα, τότε η μαύρη τρύπα φαίνεται να κερδίζει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας της καταπίνοντας αέριο από το περιβάλλον της.
Πηγή: Physics 4u - Η Φυσική στο Δίκτυο