Αναζήτηση
Ηταν 21 Μαΐου αυτής της χρονιάς και το ρολόι έγραφε 5 η ώρα το πρωί και 2 πρώτα λεπτά όταν οι αστρονόμοι των συνεργαζόμενων ανιχνευτών LIGO και Virgo κατέγραψαν ένα σήμα που πρόδιδε τη γέννηση, πριν από επτά δισεκατομμύρια χρόνια, ενός αντικειμένου το οποίο κανένας δεν είχε δει έως τότε. Και αυτό δεν ήταν άλλο από μια μαύρη τρύπα, 142 φορές πιο συμπαγούς από τον δικό μας ήλιο και 1,7 πιο βαριάς από τη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που είχε βρεθεί με αυτή τη νέα τεχνική εντοπισμού η οποία εξασφάλισε στους εφευρέτες της το Νομπέλ Φυσικής το 2017.
Πού βρίσκεται το κλειδί αυτής της τεχνικής χάρις στην οποία άνοιξαν και νέοι ορίζοντες στην παρατήρηση του Διαστήματος; Αντίθετα από άλλα εργαλεία αστρονομίας που «βλέπουν» διαφορετικά μήκη κύματος (ορατό φως, ακτίνες Χ, υπέρυθρο φως), αυτή η τεχνική εντοπίζει αλλοιώσεις του χωροχρόνου μέσω των βαρυτικών κυμάτων, τα οποία μπορεί να φανταστεί κανείς σαν τους κύκλους που κάνει το νερό σε μια λίμνη όταν πέσει μέσα σε αυτό μια πέτρα.
Γι’ αυτά τα κύματα, υπενθυμίζει η Μοντ, είχε μιλήσει πρώτος ο Αλμπερτ Αϊνστάιν με την περίφημη Θεωρία της Σχετικότητας. Σήμερα τα έχουμε συλλάβει και ξέρουμε πως προκαλούνται από την κίνηση πολύ συμπαγών αντικειμένων. Αυτό το ρεύμα κοσμικής παλίρροιας δεν φτάνει στη Γη παρά εντελώς ανεπαίσθητα. Ακόμη όμως και αυτή η εξασθενημένη μορφή είναι αρκετή στους φυσικούς για να μπορέσουν να φτάσουν στο κατακλυσμικό γεγονός που προκάλεσε τη γέννηση αυτού του κύματος.
Η εντυπωσιακή αυτή μαύρη τρύπα πήρε ένα όχι και τόσο εντυπωσιακό όνομα: GW190521 τη βάφτισαν εκείνοι που την ανακάλυψαν. Είναι πάντως το αποτέλεσμα της συγχώνευσης ανάμεσα σε δυο άλλες γιγάντιες τρύπες, οι οποίες είναι αντίστοιχα 85 και 66 φορές πιο βαριές από τον ήλιο μας και ενώθηκαν σπειροειδώς. Οι αστρονόμοι του LIGO που εδρεύει στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ και του Virgo που έχει την έδρα του στην Πίζα της Ιταλίας κατέγραψαν τέσσερις γύρους αυτού του κοσμικού χορού και ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Το σήμα ήταν μικρής διάρκειας, ενώ κορυφώθηκε σε χαμηλότερη συχνότητα από οποιοδήποτε άλλο σήμα συγχώνευσης μαύρων τρυπών που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.
Ο «χαμένος κρίκος»
Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους δημοσιεύθηκαν στις 2 Σεπτεμβρίου στις επιστημονικές επιθεωρήσεις Physical Review Letters και The Astrophysical Journal Letters. Δεν είναι όμως αυτή η άνευ προηγουμένου μάζα που τραβά το ενδιαφέρον των ειδικών, χωρίς αυτό να σημαίνει πως αυτό το ρεκόρ δεν είναι πέρα για πέρα εντυπωσιακό. «Είναι η πρώτη φορά που εντοπίζουμε ένα αντικείμενο το οποίο έχει 140 φορές τη μάζα του ήλιου» εξηγεί στη γαλλική εφημερίδα η Μικέλα Μαπέλι, καθηγήτρια στο πανεπιστήμιο της Πάδοβας και μέλος της κοινής ερευνητικής ομάδας LIGO-Virgo. Οπως προσθέτει όμως «αυτή η μαύρη τρύπα είναι για εμάς σαν τον χαμένο κρίκο της αλυσίδας». Κι αυτό επειδή αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο ενδιάμεσο των δυο τύπων που ήταν γνωστοί για τις μαύρες τρύπες έως τώρα.
Ο ένας τύπος είναι οι «αστρικές» μαύρες τρύπες, οι οποίες στην πραγματικότητα είναι υπολείμματα της έκρηξης άστρων και της συγκέντρωσης της εναπομένουσας ύλης. Ο δεύτερος τύπος είναι οι λεγόμενες «υπερμεγέθεις» μαύρες τρύπες, οι οποίες έχουν 100.000 μεγαλύτερη μάζα από τον Ηλιο του δικού μας ηλιακού συστήματος. Αυτές εντοπίζονται στην καρδιά των γαλαξιών και οφείλουν το μέγεθός τους στην απορρόφηση τεράστιων ποσοτήτων γαλαξιακής ύλης. Στη λεγόμενη ενδιάμεση ζώνη δεν υπήρχε παρά μία έρημος με μερικούς μόνο «υποψήφιους», ο καθένας από τους οποίους ήταν τουλάχιστον εκατό φορές πιο βαρύς από τη μαύρη τρύπα GW190521. Αυτές οι μαύρες τρύπες εντοπίστηκαν από την ακτινοβολία που προκαλείται από τη θέρμανση της ύλης, η οποία βρίσκεται κοντά τους.
«Είναι είναι η πρώτη φορά που εντοπίζουμε μια μαύρη τρύπα του ενδιάμεσου τύπου» αναφέρει ο Φελίξ Μιραμπέλ, επίτιμος ερευνητής του ινστιτούτου CEA και καθηγητής του ινστιτούτου Αστρονομίας και Φυσικής του Διαστήματος στο πανεπιστήμιο του Μπουένος Αϊρες. «Δεν μπορούμε να πούμε ακόμη με ακρίβεια από πού προέρχονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Μια υπόθεση είναι πως πρόκειται για το αποτέλεσμα της συγχώνευσης των αντικειμένων του ενδιάμεσου πληθυσμού» επισημαίνει από την πλευρά του ο Ολιβιέ Γκοντέ, καθηγητής και ερευνητής στο ινστιτούτο Ερευνας Αστροφυσικής και Πλανητολογίας στο πανεπιστήμιο της Τουλούζης.
Οι τρεις πρωτιές
Ο Ολιβιέ Γκοντέ συμμετείχε το 2009 στην ομάδα που είχε ανακαλύψει έναν υποψήφιο της ενδιάμεσης μάζας, ο οποίος ήταν 10.000 φορές πιο βαρύς από τον ήλιο. Από τους ειδικούς, η ανακάλυψη της GW190521 από τη συνεργασία των ινστιτούτων LIGO και Virgo θεωρείται σημαντική για τρεις λόγους. Ο ένας είναι πως είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται το φαινόμενο του σπιράλ ανάμεσα σε μαύρες τρύπες. Ο δεύτερος λόγος είναι ο εντοπισμός ενός νέου τύπου συγχώνευσης, των άστρων νετρονίου. Και ο τρίτος είναι ο τύπος της μαύρης τρύπας, αυτή η όαση μέσα στην έρημο, όπως αναφέρει χαρακτηριστικά η Μοντ.
Εκτός όμως από την όαση στην έρημο, οι επιστήμονες βρίσκονται αντιμέτωποι και με έναν ωκεανό αμηχανίας, καθώς παρατηρούν φαινόμενα που αδυνατούν ακόμη να εξηγήσουν σε αυτή τη συγχώνευση ανάμεσα στις δυο μαύρες τρύπες. Το ένα από τα δυο μέλη του ζευγαριού ζυγίζει 85 φορές περισσότερο από τον δικό μας ήλιο. Αλλά αυτό είναι ένα «απαγορευμένο» βάρος για τη θεωρία με βάση την οποία δημιουργούνται οι μαύρες τρύπες.
Πράγματι, υπάρχει ένα όριο στο «νούμερο» μιας μαύρης τρύπας, η οποία προκύπτει από την έκρηξη ενός άστρου. Οσο μεγαλύτερα είναι αυτά τα τελευταία, τόσο πιο ασταθές είναι το τέλος της ζωής τους. Μπορεί, για παράδειγμα, το υπόλειμμα της έκρηξης να είναι αέρια και σκόνη και επομένως να μην υπάρχει αρκετή ύλη για τον σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας. Η θεωρία λέει πως στη συνέχεια, σε ακόμη μεγαλύτερα άστρα, οι αστάθμητοι παράγοντες είναι λιγότεροι και επομένως είναι πιθανός ο σχηματισμός μιας μαύρης τρύπας. Εκτός εάν στην περίπτωση αυτής της μαύρης τρύπας που έχει 85 φορές τη μάζα του ήλιου ισχύει μια άλλη θεωρία, την οποία οι ειδικοί πρέπει ακόμη να διατυπώσουν. «Αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική επειδή μας υποχρεώνει να εξετάσουμε εκ νέου τη θεωρία που σχετίζεται με το τέλος ενός άστρου» όπως το θέτει ο Φελίξ Μιραμπέλ.
Οι υποθέσεις ασφαλώς δεν λείπουν για τη λύση αυτού του μυστηρίου ιντριγκάρει τους επιστήμονες. Κατ’ αρχάς κάνοντας εκ νέου τους υπολογισμούς βάσει των οποίων υπολογίζονται οι αστάθμητοι παράγοντες του τέλους ενός αστεριού θα μπορούσαμε να φτάσουμε στην εξήγηση για τη γέννηση του μεγαλύτερου τμήματος της GW190521. Θα μπορούσαμε επίσης να υποθέσουμε πως υπάρχουν διάφοροι τρόποι συγχώνευσης των άστρων και πως από έναν τέτοιο τρόπο είναι πιθανό να προκύψει απευθείας μια μεγάλη μαύρη τρύπα. Αλλά οι υποθέσεις δεν τελειώνουν εδώ. Αν, όπως λέει η παροιμία, τα μικρά ρέματα κάνουν τα μεγάλα ποτάμια, τότε μπορεί να φτάνει κανείς σε μια μεγάλη τρύπα με τις συνεχείς συγχωνεύσεις ανάμεσα σε μικρότερες.
«Οι μεγάλες μάζες των δυο προγόνων της GW190521 αποδεικνύουν πως αυτές οι συγχωνεύσεις είναι δυνατές και επομένως συμβατές με τον σχηματισμό μαύρων τρυπών που χαρακτηρίζονται υπερμεγέθεις» αναφέρει ο Ολιβιέ Γκοντέ. Τα ίδια τα βαρυτικά κύματα προσφέρουν πολλές εναλλακτικές υποθέσεις, καθώς αναπτύσσονται με διαφορετικούς τρόπους. Ενας τέτοιος τρόπος διαπιστώθηκε στην περίπτωση του GW190521, οι ειδικοί όμως πρέπει να διανύσουν πολύ δρόμο ακόμη για να καταλήξουν όχι μόνο σε ασφαλή συμπεράσματα αλλά και σε απλές υποθέσεις.
