«Μαύρες τρύπες» και «σκουληκότρυπες»

Μια «μαύρη τρύπα» είναι πραγματικά ένα από τα πιο μυστηριώδη ουράνια αντικείμενα, στο εσωτερικό των οποίων οι νόμοι της Φυσικής δεν έχουν καμιά υπόσταση.

Οι «μαύρες τρύπες» δημιουργούνται όταν άστρα με υλικά πολλαπλάσια της ύλης που έχει ο Ήλιος φτάσουν στο τέλος της ζωής τους και αναγκαστούν να καταρρεύσουν και να εκραγούν.

Η έκρηξη αυτή, που ονομάζεται «σουπερνόβα», είναι ένα από τα πιο βίαια φαινόμενα στο Σύμπαν, με αποτέλεσμα την αστραπιαία κατάρρευση του άστρου και τη δημιουργία μιας «μαύρης τρύπας».

Πρόκειται για ένα «αντικείμενο» που προβλέπεται από τη Θεωρία της Βαρύτητας του Αλμπερτ Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία κάθε άστρο ή πλανήτης, καθετί το υλικό στο Σύμπαν, δημιουργεί μια παραμόρφωση στον χωρόχρονο γύρω του. Η παραμόρφωση, μάλιστα, αυτή είναι ανάλογη με την ποσότητα των υλικών που περιλαμβάνει.

Στα γιγάντια άστρα η κατάρρευση συνεχίζεται ακάθεκτη έως ότου το άστρο περιοριστεί σ’ ένα «ιδιόμορφο χωροχρονικό σημείο» που ονομάζεται «μοναδικότητα».

Σύμφωνα, δηλαδή, με τις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, στο «ιδιόμορφο» αυτό σημείο η πυκνότητα είναι άπειρη, ο χώρος έχει άπειρη καμπυλότητα και ο χρόνος «σταματά» να υπάρχει. Η δύναμη της βαρύτητας μιας «μαύρης τρύπας», δηλαδή, παραμορφώνει τον χωρόχρονο γύρω της σε τέτοιο βαθμό, ώστε ούτε κι αυτό ακόμη το φως να μην μπορεί να διαφύγει από την ελκτική της δύναμη.

Για να γίνει κατανοητό το γεγονός αυτό, πάρτε, για παράδειγμα, τη βαρύτητα της Γης. Για να διαφύγει κάποιος από τη βαρυτική έλξη της Γης, χρειάζεται έναν πύραυλο που θα κινείται με ταχύτητα 40.000 χιλιομέτρων την ώρα (δηλαδή με 11 χλμ. το δευτερόλεπτο). Μ’ αυτή την ταχύτητα, ο πύραυλος κινείται τόσο γρήγορα, ώστε η βαρυτική δύναμη της Γης δεν μπορεί να τον τραβήξει πίσω στην επιφάνεια.

Στην περίπτωση, όμως, μιας «μαύρης τρύπας», η απαιτούμενη ταχύτητα διαφυγής υπερβαίνει την ίδια την ταχύτητα του φωτός (300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο). Γι’ αυτό ακόμη και μία αχτίδα φωτός δεν μπορεί να «τρέξει» αρκετά γρήγορα για να ξεφύγει.

Αυτό σημαίνει ότι ο εντοπισμός μιας «μαύρης τρύπας» μπορεί να γίνει μόνο από την επίδραση που αυτή έχει στη γύρω της περιοχή και σε κάποιο γειτονικό της άστρο.

Γιατί αφού τα περισσότερα άστρα στο Σύμπαν είναι μέλη διπλών και πολλαπλών αστρικών συστημάτων, υπάρχει περίπτωση ένα από τα δύο άστρα ενός ζευγαριού να εξελιχθεί σε «μαύρη τρύπα», κι έτσι εάν βρίσκεται αρκετά κοντά στο άλλο άστρο η δύναμη της τεράστιας βαρύτητάς της θα τραβήξει τα υλικά του συντρόφου της σαν μια απόκοσμη διαστημική ρουφήχτρα.

Τα αστρικά υλικά συγκεντρώνονται σ’ έναν παχύ «δίσκο επικάθισης» γύρω από τη «μαύρη τρύπα», σε μια τελευταία προσπάθεια ν’ αποφύγουν το αναπόφευκτο. Μάταια όμως, γιατί σύντομα η βαρυτική δύναμη της «μαύρης τρύπας» τα τραβάει με επιταχυνόμενο ρυθμό στην απύθμενη άβυσσό της, εκπέμποντας στα πρόθυρα τεράστιες ποσότητες ακτίνων Χ, που είναι το κύκνειο άσμα των καταδικασμένων σε αφανισμό υλικών.

Αυτές τις ακτινοβολίες μπορούμε να παρατηρήσουμε άνετα με τα διαστημικά μας τηλεσκόπια και να εντοπίσουμε έτσι την ύπαρξη μιας «μαύρης τρύπας», αλλά και να υπολογίσουμε την ποσότητα των υλικών που διαθέτει.

Θα αναρωτιέστε, όμως: «Πού πηγαίνουν όλα αυτά τα υλικά που εισχωρούν στη μαύρη τρύπα»; Αφού η βαρυτική δύναμη της «μαύρης τρύπας» μάς εμποδίζει να εισχωρήσουμε στο εσωτερικό της, δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε τον μελλοντικό πραγματικό προορισμό των υλικών που εισχωρούν στο εσωτερικό της. Το γεγονός, όμως, αυτό δεν εμποδίζει τους θεωρητικούς Φυσικούς να κάνουν τις δικές τους υποθέσεις.

Μία από τις υποθέσεις αυτές είχε επεξεργαστεί ο ίδιος ο Αϊνστάιν με τον συνεργάτη του Nathan Rosen το 1935, και η οποία ονομάστηκε «Γέφυρα Αϊνστάιν-Ρόζεν». Το 1957, ο περίφημος Αμερικανός θεωρητικός Φυσικός John Archibald Wheeler έδωσε στις κοσμικές αυτές σήραγγες την ονομασία «σκουληκότρυπες», αλλά απέδειξε ότι δεν μπορούν να παραμείνουν σταθερές.

Σύμφωνα με την άποψη αυτή, οι «μαύρες τρύπες» θα μπορούσαν να σχηματίζουν παράξενες κοσμικές σήραγγες, οι οποίες ίσως να οδηγούν σε κάποιο άλλο άγνωστο Σύμπαν, με το οποίο δεν υπάρχει καμιά άλλη επικοινωνία, ούτε και τρόπος επιστροφής.

Παράλληλα, μια άλλη εκδοχή, προτείνει τη σύνδεση μιας «μαύρης τρύπας» με άλλα σημεία του δικού μας Σύμπαντος. Σημεία, δηλαδή, που απέχουν μεταξύ τους όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο.

Φυσικά, αφού ο χρόνος και ο χώρος είναι έννοιες που δεν έχουν καμιά υπόσταση στο εσωτερικό μιας «μαύρης τρύπας», υπάρχει πιθανότητα κάποτε στο μέλλον, και με την κατάλληλη τεχνολογία, να γίνουν οι «μαύρες τρύπες» το κλειδί των μελλοντικών μας μετακινήσεων στην προσπάθειά μας να εξερευνήσουμε ολάκερο το Σύμπαν.

* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενίδειου Πλανητάριου.

Πηγή