Αστρονόμοι βλέπουν για πρώτη φορά μια μαύρη τρύπα να στροβιλίζει τον χωροχρόνο
Αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά τον χωροχρόνο να ταλαντεύεται κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα. Η ανακάλυψη, που αποκαλύφθηκε κατά την καταστροφή ενός άστρου, επιβεβαιώνει μια βασική πρόβλεψη της Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Το Σύμπαν προσέφερε μια σπάνια επιστημονική επιτυχία σε ερευνητές που αναζητούσαν ένα από τα πιο δύσκολα φαινόμενα προς παρατήρηση στο κοσμικό περιβάλλον.
Σε έρευνα που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science Advances» η ερευνητική ομάδα αναφέρει την πρώτη άμεση ανίχνευση μιας στροβιλώδους παραμόρφωσης του χωροχρόνου που προκαλείται από μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα.
Το φαινόμενο ονομάζεται μετάπτωση Lense Thirring, γνωστή και ως κλονισμός άξονα περιστροφής. Περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα στρεβλώνει τον χωροχρόνο γύρω της, παρασύροντας την κοντινή ύλη και προκαλώντας αργές ταλαντώσεις στις τροχιές άστρων και αερίων.
Η ερευνητική ομάδα καθοδηγήθηκε από τα Εθνικά Αστεροσκοπεία της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, με τη στήριξη του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ. Οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν σε ένα αντικείμενο γνωστό ως AT2020afhd, ένα γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής, στο οποίο ένα άστρο καταστράφηκε αφού πλησίασε υπερβολικά μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Καθώς το άστρο διαλυόταν τα υπολείμματά του σχημάτισαν έναν ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα. Ταυτόχρονα, ισχυροί πίδακες ύλης εκτοξεύτηκαν προς τα έξω με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Μελετώντας επαναλαμβανόμενα μοτίβα σε ακτίνες Χ και ραδιοσήματα από το γεγονός αυτό, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τόσο ο δίσκος όσο και οι πίδακες ταλαντεύονταν μαζί. Αυτή η συγχρονισμένη κίνηση επαναλαμβανόταν κάθε 20 ημέρες, προσφέροντας ένα σαφές αποτύπωμα της στρέβλωσης του χωροχρόνου.
Η ιδέα πίσω από αυτό το φαινόμενο προτάθηκε αρχικά από τον Αϊνστάιν το 1913 και περιγράφηκε μαθηματικά από τους επιστήμονες Λενς και Θίρινγκ το 1918. Οι νέες παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν μια θεμελιώδη πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας και προσφέρουν στους ερευνητές έναν νέο τρόπο να μελετήσουν την περιστροφή των μαύρων τρυπών, τον τρόπο με τον οποίο η ύλη πέφτει σε αυτές και πώς εκτοξεύονται οι πίδακες.
Ο Δρ. Κόζιμο Ινσέρα, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης δήλωσε ότι η έρευνα προσφέρει τα πιο πειστικά μέχρι σήμερα στοιχεία για την μετάπτωση Lense Thirring, δηλαδή μια μαύρη τρύπα που παρασύρει τον χωροχρόνο μαζί της όπως μια σβούρα παρασύρει το νερό δημιουργώντας έναν στρόβιλο.
Τόνισε ότι πρόκειται για ένα πραγματικό δώρο για τους φυσικούς καθώς επιβεβαιώνονται προβλέψεις που έγιναν πριν από περισσότερο από έναν αιώνα. Παράλληλα, οι παρατηρήσεις αποκαλύπτουν περισσότερα για τη φύση των γεγονότων παλιρροϊκής διαταραχής, όταν ένα άστρο διαμελίζεται από τις τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις μιας μαύρης τρύπας.
Το σήμα
Σε αντίθεση με προηγούμενα παρόμοια γεγονότα που εμφάνιζαν σταθερά ραδιοσήματα, το σήμα του AT2020afhd παρουσίασε βραχυπρόθεσμες μεταβολές, οι οποίες δεν μπορούσαν να αποδοθούν απλώς στην εκπομπή ενέργειας της μαύρης τρύπας και του περιβάλλοντός της. Αυτό ενίσχυσε την επιβεβαίωση του φαινομένου έλξης του πλαισίου και προσφέρει στους επιστήμονες μια νέα μέθοδο διερεύνησης των μαύρων τρυπών.
Για την ανίχνευση του σήματος η ομάδα ανέλυσε παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το διαστημικό παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift και ραδιοδεδομένα από το Karl G. Jansky Very Large Array. Μελέτησαν επίσης τη σύσταση και τη συμπεριφορά της περιβάλλουσας ύλης μέσω ηλεκτρομαγνητικής φασματοσκοπίας γεγονός που τους επέτρεψε να επιβεβαιώσουν τη φυσική διεργασία που βρίσκεται στη βάση του φαινομένου.
Σύμφωνα με τον Δρ. Ινσέρα αποδεικνύοντας ότι μια μαύρη τρύπα μπορεί να παρασύρει τον χωροχρόνο και να δημιουργεί αυτό το φαινόμενο, οι επιστήμονες αρχίζουν να κατανοούν βαθύτερα τον μηχανισμό του. Όπως ένα φορτισμένο αντικείμενο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο όταν περιστρέφεται έτσι και ένα τεράστιο περιστρεφόμενο αντικείμενο, όπως μια μαύρη τρύπα, δημιουργεί ένα βαρυτομαγνητικό πεδίο που επηρεάζει την κίνηση άστρων και άλλων κοσμικών σωμάτων.
Όπως λέει ο Ινσέρα είναι μια υπενθύμιση ότι έχουμε τη δυνατότητα να ανακαλύπτουμε όλο και πιο εντυπωσιακά αντικείμενα στο Σύμπαν σε όλες τις μορφές και εκφάνσεις που έχει δημιουργήσει η φύση.
