Διεθνές δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων κατόρθωσε για πρώτη φορά να φωτογραφίσει την «σκιά» μίας μαύρης τρύπας (φωτογρ. Event Horizon Telescope Collaboration). Το ιστορικό επίτευγμα, που ανακοινώθηκε την Τετάρτη 11 Απριλίου, αποτελεί μία από τις ισχυρότερες έως τώρα αποδείξεις για την ύπαρξη των μαύρων τρυπών και δίνει το έναυσμα για μία νέα εποχή στην Αστροφυσική, προσφέροντας ένα νέο «παράθυρο» για την μελέτη αυτών των ακραίων αντικειμένων και της βαρύτητας.

Το εκπληκτικό αυτό αποτέλεσμα υλοποιήθηκε με την βοήθεια 8 ραδιοτηλεσκοπίων, διάσπαρτων σε όλη την υφήλιο, τα οποία λειτουργούν όλα μαζί ως ένα γιγάντιο συμβολομετρικό ραδιοτηλεσκόπιο με διάμετρο σχεδόν όση και ο πλανήτης μας. Το τηλεσκόπιο αυτό, γνωστό ως το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon telescope EHT), συνέλεξε τον Απρίλιο του 2017 έναν εντυπωσιακό όγκο δεδομένων για την μαύρη τρύπα που βρίσκεται στον πυρήνα του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία M87, έναν από τους φωτεινότερους γαλαξίες που απαρτίζουν το γαλαξιακό σμήνος της Παρθένου, με μάζα 6,5 δισ. φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Ήλιου. Για την ανάλυση και επεξεργασία των δεδομένων, που διήρκεσε 2 χρόνια, συνεργάστηκαν 200 αστρονόμοι και τεχνικοί απ’ όλο τον κόσμο, χρησιμοποιώντας πανίσχυρους υπερυπολογιστές και καινοτόμους αλγόριθμους, με την βοήθεια των οποίων κατόρθωσαν να απεικονίσουν, όχι την ίδια την μαύρη τρύπα που είναι εξ ορισμού αόρατη, αλλά την «σκιά» της.

Οι μαύρες τρύπες είναι υπέρπυκνα αντικείμενα στο κέντρο των οποίων η πυκνότητα γίνεται άπειρη και οι γνωστοί νόμοι της φυσικής καταρρέουν. Το σημείο αυτό ονομάζεται ιδιομορφία και «κρύβεται» από το υπόλοιπο Σύμπαν πίσω από μία επιφάνεια, γνωστή ως ορίζοντας γεγονότων. Η βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας είναι τόσο ισχυρή, ώστε πέρα απ’ αυτό το όριο της «μη επιστροφής», που ορίζει ο ορίζοντας γεγονότων της, τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει, ούτε καν το φως. Ο ορίζοντας γεγονότων, δηλαδή, είναι η απόσταση από την ιδιομορφία, στην οποία το βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας είναι τόσο ισχυρό, ώστε η ταχύτητα διαφυγής ισούται με την ταχύτητα του φωτός.

Από την ίδια τους την φύση, επομένως, οι μαύρες τρύπες είναι αόρατες, Γι’ αυτό και η εικόνα που δόθηκε στην δημοσιότητα δεν δείχνει την ίδια την μαύρη τρύπα, αλλά την σκιά της, η οποία προβάλλεται στο φωτεινό υπόβαθρο των υπέρθερμων αερίων που στροβιλίζονται γύρω της. Ο φωτεινός δακτύλιος, που περιβάλει την σκιά της μαύρης τρύπας σχηματίζεσαι καθώς το φως καμπυλώνεται από την ακραία βαρυτική έλξη που επικρατεί γύρω από τον ορίζοντα γεγονότων της. Η «σκιά» αυτή προβλέπεται θεωρητικά μέσα από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, γι’ αυτό και η πρώτη της αποτύπωση σε εικόνα αποτελεί μία ακόμη παρατηρησιακή επαλήθευση θεμελιωδών προβλέψεων της επαναστατικής θεωρίας που διατύπωσε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έναν αιώνα πριν. Πραγματικά, σύμφωνα με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, ο ορίζοντας γεγονότων μίας μαύρης τρύπας έχει σε γενικές γραμμές κυκλικό σχήμα, ενώ η διάμετρός του εξαρτάται από την μάζα της. Σύμφωνα με τις σχετικές δημοσιεύσεις της επιστημονικής ομάδας του EHT, ο υπολογισμός της μάζας που περικλείει η μαύρη τρύπα του γαλαξία Μ87 συμφωνεί με εκτιμήσεις της μάζας της, οι οποίες βασίστηκαν σε άλλες μεθόδους, επιβεβαιώνοντας για μία ακόμη φορά τον Αϊνστάιν.

Όπως δήλωσε σχετικά ο Heino Falcke, πρόεδρος του Επιστημονικού Συμβουλίου του EHT, εάν μία μαύρη τρύπα περιβάλλεται από μία φωτεινή περιοχή, όπως ένας δίσκος υπέρθερμων αερίων, θα σχηματίσει μία σκοτεινή περιοχή, παρόμοια με σκιά, κάτι που είχε προβλεφθεί από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ. Η σκιά αυτή, που προκαλείται από την βαρυτική καμπύλωση και

σύλληψη φωτός από τον ορίζοντα γεγονότων, αποκαλύπτει πολλά για την φύση αυτών των εκπληκτικών αντικειμένων και μας επέτρεψε να υπολογίσουμε την τεράστια μάζα της μαύρης τρύπας του γαλαξία M87.

Περισσότερες πληροφορίες για τις μαύρες τρύπες μπορείτε να βρείτε στα ακόλουθα άρθρα: Μαύρες Τρύπες I και Μαύρες Τρύπες II.

π