ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Η μεγαλύτερη ανακάλυψη του 2019

black-hole

Στα τέλη του περασμένου χρόνου, όπως και κάθε χρόνο, μέσα από τις σελίδες του περιοδικού Science η διεθνής επιστημονική κοινότητα ανακηρύσσει τη μεγαλύτερη επιστημονική ανακάλυψη του έτους. Ετσι κι εφέτος, το επιστημονικό αυτό περιοδικό ανακήρυξε ως μεγαλύτερη ανακάλυψη του 2019 τη φωτογράφιση της «σκιάς» μιας μαύρης τρύπας στον πυρήνα του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία Μ87. Μερικές ημέρες μετά τη δημοσιοποίηση της φωτογραφίας είχαμε επίσης μιαν ακόμη σημαντική ανακάλυψη, η οποία όμως ανακοινώθηκε μόλις προ ημερών, οπότε δεν μπορεί να περιληφθεί στις ανακαλύψεις του 2019.

Η ανακάλυψη αυτή αφορούσε τον εντοπισμό μιας εκπομπής βαρυτικών κυμάτων από τη σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων, παρόμοιας με αυτήν που είχε παρατηρηθεί και στις 17 Αυγούστου του 2017 στον γαλαξία NGC4993, σε απόσταση 130 εκατομμυρίων ετών φωτός. Η δεύτερη εκπομπή παρατηρήθηκε στις 25 του περασμένου Απριλίου από τα εργαστήρια βαρυτικών κυμάτων LIGO της Λουιζιάνας και VIRGO της Πίζας στην Ιταλία, το οποίο φιλοξενείται στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Βαρυτικών Κυμάτων EGO (European Gravitational Observatory) που διευθύνει εδώ και δύο χρόνια ο Ελληνας αστροφυσικός Σταύρος Κατσανέβας.

Αλλά και στη φωτογράφιση της μαύρης τρύπας κομβικό ρόλο έπαιξε κι ένας άλλος Ελληνας, ο καθηγητής Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας Δημήτρης Ψάλτης. Η καταπληκτική φωτογράφιση έγινε πραγματικότητα από τη συνδυασμένη λειτουργία ραδιοτηλεσκοπίων σε οκτώ διαφορετικές περιοχές της Γης, την Ανταρκτική, τη Χιλή, το Μεξικό, τη Χαβάη, την Αριζόνα και την Ισπανία, τα οποία είχαν συνδεθεί συμβολομετρικά μεταξύ τους δημιουργώντας έτσι ένα τηλεσκόπιο με το μέγεθος του πλανήτη μας. Ευθύς εξαρχής οι 347 ερευνητές της κοινοπραξίας των 60 πανεπιστημίων και ερευνητικών εργαστηρίων από 20 διαφορετικές χώρες είχαν αποφασίσει να εντοπίσουν τις παρατηρήσεις τους σε δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες. Η μία πολύ πλησιέστερα σ’ εμάς, σε απόσταση 26.000 ετών φωτός στο κέντρο του γαλαξία μας, και η άλλη πολύ πιο μακριά, σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός, αλλά πολύ πιο μεγάλη.

Η γιγάντια αυτή μαύρη τρύπα του M87 έχει 6,5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλιου μας και διάμετρο που φτάνει τα 100 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, όταν σε σύγκριση η μάζα της μαύρης τρύπας του γαλαξία μας δεν υπερβαίνει τη μάζα τεσσάρων εκατομμυρίων άστρων σαν τον Ηλιο. Γι’ αυτό τότε δόθηκε προτεραιότητα στην ανάλυση των δεδομένων από τον Μ87 και όχι από τον δικό μας. Κάποια στιγμή θα γίνει και η ανάλυση των δεδομένων από τη μαύρη τρύπα και του δικού μας γαλαξία και θα μπορέσουμε τότε να δούμε πώς μοιάζει και το «θηρίο» του δικού μας γαλαξιακού κέντρου. Ισως μάλιστα η φωτογραφία αυτή να δοθεί στη δημοσιότητα πολύ νωρίτερα απ’ ό,τι υπολογίζουμε.

Οι μελέτες στο κέντρο του γαλαξία μας είχαν αποκαλύψει ότι τα άστρα που περιφέρονται στο γαλαξιακό κέντρο, επιταχύνονται με ταχύτητες που φτάνουν τα πέντε εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα. Στην κεντρική αυτή περιοχή του γαλαξιακού πυρήνα, με διάμετρο περίπου δύο ετών φωτός, περιλαμβάνονται πάνω από ένα εκατομμύριο άστρα. Η πυκνότητα των άστρων σ’ αυτή την περιοχή είναι 10 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα της αστρικής περιοχής του Ηλιου μας. Αν ζούσαμε σε κάποιον πλανήτη εκεί κοντά ο νυχτερινός μας ουρανός θα ήταν γεμάτος με άστρα, που καθένα τους θα έλαμπε με τη φωτεινότητα της πανσελήνου. Στο κέντρο τώρα όλης αυτής της δραστηριότητας βρίσκεται μια ιδιαίτερα ενεργή πηγή ακτινοβολιών με μέγεθος μικρότερο των 18 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων που ονομάζουμε Τοξότη Α. Η ενέργεια της ακτινοβολίας γάμα που μετρήθηκε στην περιοχή αυτή, έχει 255.000 φορές μεγαλύτερη ένταση από αυτήν του ορατού φωτός και οφείλεται στην εξαΰλωση δέκα δισεκατομμυρίων τόνων ποζιτρονίων κάθε δευτερόλεπτο.

Αλλες πάλι μετρήσεις μας είχαν προσδιορίσει ότι η ένταση της ενέργειας που προέρχεται απ’ εκεί είναι 3,5 φορές μεγαλύτερη απ’ ό,τι υπολογίζαμε, και περιλαμβάνει υπέρυθρη ακτινοβολία, μικροκύματα και ακτίνες Χ. Ετσι, σε μια περιοχή με ακτίνα ενός έτους φωτός από το κέντρο, τα άστρα και η μεσοαστρική ύλη συμπεριφέρονται σαν να περιλαμβάνουν τη μάζα τεσσάρων εκατομμυρίων Ηλιων. Οι μελέτες αυτές μας είχαν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι η έντονη δραστηριότητα που παρατηρείται στο γαλαξιακό κέντρο οφείλεται στην ύπαρξη μιας τεράστιας μαύρης τρύπας της οποίας το κύριο χαρακτηριστικό είναι ένας φωτεινός δίσκος αστροϋλικών σαν αυτόν της φωτογραφίας. Κι έτσι, οι μελέτες που θα γίνουν τα επόμενα μερικά χρόνια με βάση τέτοιου είδους φωτογραφίες ίσως μας βοηθήσουν να κάνουμε πραγματικότητα το όνειρο του Αϊνστάιν με την ανακάλυψη μιας νέας θεωρίας κβαντικής βαρύτητας και την ενοποίηση των τεσσάρων θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων.

* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.