Ιστορική ανακάλυψη: Εντοπίστηκε η μεγαλύτερη σύγκρουση μαύρων τρυπών που έχει καταγραφεί ποτέ
Οι μαύρες τρύπες, καθεμία με μάζα μεγαλύτερη από 100 ήλιους, περιφέρονταν η μία γύρω από την άλλη για αμέτρητα χρόνια, προτού συγκρουστούν και συγχωνευθούν.
Μια αστρονομική ανακάλυψη-ορόσημο κατέγραψαν οι επιστήμονες, ανιχνεύοντας κυματισμούς στον χωροχρόνο που προήλθαν από την τρομακτική σύγκρουση δύο γιγαντιαίων μαύρων τρυπών, πολύ πέρα από τα όρια του Γαλαξία μας.
Οι μαύρες τρύπες, καθεμία με μάζα μεγαλύτερη από 100 ήλιους, περιφέρονταν η μία γύρω από την άλλη για αμέτρητα χρόνια, προτού συγκρουστούν και συγχωνευθούν σε μία ακόμα πιο τεράστια μαύρη τρύπα, περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη.
Πρόκειται για τη μεγαλύτερη σύγκρουση μαύρων τρυπών που έχει καταγραφεί ποτέ από ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων και η ανακάλυψη υποχρεώνει τους φυσικούς να επανεξετάσουν τα μοντέλα τους για τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται τέτοια κολοσσιαία αντικείμενα. Το σήμα καταγράφηκε χάρη σε ανιχνευτές στη Γη, οι οποίοι είναι τόσο ευαίσθητοι ώστε να εντοπίζουν «δονήσεις» στον χωροχρόνο που είναι χιλιάδες φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός πρωτονίου.
Από τα πιο βίαια διαστημικά φαινόμενα
«Πρόκειται για τα πιο βίαια φαινόμενα που μπορούμε να παρατηρήσουμε στο σύμπαν, όμως όταν φτάνουν στη Γη, είναι από τα πιο ασθενή σήματα που μπορούμε να μετρήσουμε», δήλωσε ο καθηγητής Μαρκ Χάνναμ, επικεφαλής του Ινστιτούτου Εξερεύνησης της Βαρύτητας στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ. «Μέχρι να φτάσουν αυτά τα κύματα στη Γη, θα είναι ελάχιστα».
Όπως αναφέρει ο Guardian, το σήμα από τη σύγκρουση εντοπίστηκε λίγο πριν τις 2 το μεσημέρι (ώρα Ηνωμένου Βασιλείου), στις 23 Νοεμβρίου 2023, όταν οι δύο ανιχνευτές του αμερικανικού Παρατηρητηρίου Βαρυτικών Κυμάτων LIGO –στην Ουάσιγκτον και στη Λουιζιάνα– κατέγραψαν ταυτόχρονα μια ανεπαίσθητη «συστροφή» του χωροχρόνου.
Η στιγμιαία παραμόρφωση, διάρκειας μόλις ενός δεκάτου του δευτερολέπτου, αποτύπωσε τη λεγόμενη «φάση απόσβεσης» (ringdown), κατά την οποία η νέα μαύρη τρύπα που προέκυψε από τη σύγκρουση «αντηχεί» πριν σταθεροποιηθεί.
Η ανάλυση του σήματος έδειξε πως οι δύο μαύρες τρύπες είχαν μάζες αντίστοιχες με 103 και 137 ήλιους και περιστρέφονταν περίπου 400.000 φορές πιο γρήγορα από τη Γη — πολύ κοντά στο θεωρητικό όριο για τέτοια σώματα.
Αλλάζει τα δεδομένα της αστροφυσικής
«Πρόκειται για τις πιο μεγάλες μάζες μαύρων τρυπών που έχουμε μετρήσει με βεβαιότητα μέσω βαρυτικών κυμάτων», δήλωσε ο καθηγητής Μαρκ Χάνναμ, μέλος της επιστημονικής ομάδας του LIGO. «Και το παράδοξο είναι ότι βρίσκονται ακριβώς μέσα σε μια "απαγορευμένη" περιοχή μαζών, όπου –λόγω διαφόρων περίεργων φυσικών φαινομένων– δεν περιμένουμε να σχηματιστούν μαύρες τρύπες».
Σύμφωνα με τη συμβατική αστροφυσική, οι περισσότερες μαύρες τρύπες δημιουργούνται όταν πολύ μεγάλων διαστάσεων άστρα εξαντλούν τα πυρηνικά τους καύσιμα και καταρρέουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους. Τα εξαιρετικά πυκνά αυτά σώματα καμπυλώνουν τόσο έντονα τον χωροχρόνο ώστε δημιουργείται ένα «όριο γεγονότων» — μια περιοχή από την οποία ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει.
Ωστόσο, οι επιστήμονες του LIGO εκτιμούν ότι οι δύο μαύρες τρύπες που συγκρούστηκαν είχαν σχηματιστεί από προηγούμενες συγχωνεύσεις άλλων μαύρων τρυπών. Αυτό εξηγεί τόσο τη μεγάλη τους μάζα όσο και τη μεγάλη ταχύτητα περιστροφής τους, αφού είναι γνωστό ότι κατά τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, το νέο σώμα αποκτά στροφορμή. «Είχαμε ξαναδεί ενδείξεις παρόμοιου φαινομένου στο παρελθόν, αλλά αυτή είναι η πιο ακραία περίπτωση όπου αυτό φαίνεται να συμβαίνει», σημείωσε ο Χάνναμ.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν καταγράψει περίπου 300 συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών μέσω των βαρυτικών κυμάτων που παράγονται. Η πιο μαζική σύγκρουση που είχε καταγραφεί πριν από αυτήν, είχε δημιουργήσει μια μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 140 φορές αυτήν του ήλιου. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η νέα μαύρη τρύπα που προέκυψε από τη συγχώνευση εκτιμάται ότι έχει μάζα έως και 265 φορές μεγαλύτερη από του ήλιου.
Πριν την ανάπτυξη των πρώτων ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων, τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες μπορούσαν να παρατηρούν το σύμπαν μόνο μέσω της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας — όπως το ορατό φως, οι υπέρυθρες και τα ραδιοκύματα. Τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων προσφέρουν πλέον ένα εντελώς νέο παράθυρο στο σύμπαν, επιτρέποντας την καταγραφή κοσμικών γεγονότων που μέχρι πρότινος ήταν αόρατα.
«Συνήθως, όταν κοιτάς το σύμπαν με έναν νέο τρόπο, ανακαλύπτεις πράγματα που δεν περίμενες και η εικόνα σου αλλάζει ολοκληρωτικά», δήλωσε ο Χάνναμ. «Οι ανιχνευτές που σχεδιάζουμε για τα επόμενα 10 με 15 χρόνια θα μπορούν να καταγράφουν κάθε συγχώνευση μαύρων τρυπών στο σύμπαν — και ίσως και κάποιες εκπλήξεις που δεν περιμέναμε».
