Οι μαύρες τρύπες είναι τρομακτικές και μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα και μυστηριώδη αντικείμενα στο Σύμπαν. Αλλά τι είναι μια μαύρη τρύπα; Οι μαύρες τρύπες είναι ουσιαστικά αντικείμενα στο χώρο που είναι τόσο τεράστια και πυκνά που τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη τους, συμπεριλαμβανομένου του φωτός (γι 'αυτό ονομάζονται μαύρος τρύπες). Αυτό οδηγεί σε μερικά ενδιαφέροντα σενάρια σχετικά με τη φυσική στην άμεση περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα.
Η θεωρία της γενικής σχετικότητας υποστηρίζει ότι οτιδήποτε με τη μάζα καμπυλώνει το ύφασμα του χωροχρόνου, και αυτή η καμπυλότητα είναι αυτό που γνωρίζουμε ως βαρύτητα. Το πιο δημοφιλές (και πολύ περιγραφικό) παράδειγμα για να δείξει πώς λειτουργεί αυτό είναι αυτό ενός λαστιχένιου φύλλου. Εικόνα ότι έχετε ένα μεγάλο φύλλο ελαστικού καουτσούκ που απλώνεται λογικά. Αυτό το φύλλο είναι μια δισδιάστατη αναπαράσταση του υφάσματος του χώρου (που έχει τρεις διαστάσεις, αλλά για απλότητα και ευκολία στην απεικόνιση θα χρησιμοποιήσουμε δύο). Εάν τοποθετήσετε ένα μικρό μάρμαρο στο φύλλο, θα κάνει μια μικρή εσοχή στο καουτσούκ. Φανταστείτε ότι το μάρμαρο είναι ένας πλανήτης, και αν έχετε ένα από αυτά τα δροσερά γυάλινα ριγέ μάρμαρα, μπορεί να μοιάζει ακόμη και με τον Δία. Κυλώντας ένα μικρό βότσαλο (το οποίο δημιουργεί τη δική του, πολύ μικρή εσοχή) από το μάρμαρο, μπορεί να παρατηρήσετε ότι το βότσαλο στρέφεται προς την εσοχή του μαρμάρου. Ουσιαστικά, το μάρμαρο τραβά το μικρό βότσαλο προς αυτό λόγω της βαρύτητάς του.
Τώρα, εάν τοποθετήσετε μια μπάλα μπόουλινγκ στο φύλλο, η οποία είναι πολύ πιο μαζική, κάνει μια πολύ μεγαλύτερη εσοχή που πιθανότατα θα παγιδεύσει το βότσαλο καθώς κυλούσε. Η μπάλα μπόουλινγκ θα αντιπροσωπεύει πολύ καλά κάτι σαν ένα αστέρι σε αυτό το παράδειγμα. Μια μαύρη τρύπα είναι όλη η μάζα ενός αστεριού, αλλά σε ένα πολύ μικρό χώρο, αρκετή για να εσοχή του λαστιχένιου φύλλου έτσι ώστε τίποτα να κυλήσει από την εσοχή της μαύρης τρύπας σε μια συγκεκριμένη απόσταση - ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα το κάνετε - μπορεί να ξεφύγει. Η περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα από την οποία τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει ονομάζεται ορίζοντας γεγονότος και πόσο μεγάλη είναι αυτή η περιοχή εξαρτάται από το μέγεθος της ίδιας της μαύρης τρύπας.
Μια αστρική μαύρη τρύπα σχηματίζεται όταν ένα αστέρι που έχει πυρήνα πάνω από περίπου 3 ηλιακές μάζες πλησιάζει στο τέλος της ζωής του και οι διεργασίες σύντηξης μέσα στο αστέρι δεν πιέζουν πλέον επαρκώς ενάντια στην εσωτερική έλξη βαρύτητας, προκαλώντας το αστέρι να εκραγεί . Μόλις η ύλη μέσα στο αστέρι συμπιεστεί κάτω από μια συγκεκριμένη ακτίνα - που ονομάζεται Schwarzschild Radius μετά τον μαθηματικό που τη διατύπωσε - σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι αυτές που σχηματίζονται στο κέντρο των γαλαξιών και μπορεί να κυμαίνονται στα δισεκατομμύρια των ηλιακών μαζών. Για παράδειγμα, η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας έχει μια μάζα περίπου 40.000 Ήλιων και το θέμα που τον περιβάλλει - που ονομάζεται "δίσκος προσαύξησης" - είναι ένα επιβλητικό 4 δισεκατομμύριο Ήλιος. Πώς σχηματίζονται υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες; Ακολουθεί ένα εξαιρετικό, λεπτομερές άρθρο σχετικά με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που περιγράφει μερικές από τις ανταγωνιστικές θεωρίες σχετικά με τον σχηματισμό τους.
Οι μαύρες τρύπες διατίθενται σε διαφορετικά μεγέθη ανάλογα με τη μάζα τους. Για παράδειγμα, εάν ο Ήλιος γινόταν μια μαύρη τρύπα (δεν θα, ωστόσο, επειδή ο πυρήνας του είναι πολύ μικρός) η ακτίνα της μαύρης τρύπας θα ήταν περίπου 3 χλμ. (1,86 μίλια). Εάν, μέσα από ένα περίεργο σύνολο περιστάσεων, η Γη συμπυκνώθηκε σε ένα διάστημα μικρότερο από το Scwarzschild Radius, η μαύρη τρύπα θα είχε περίπου το μέγεθος ενός φυστικιού.
Στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας βρίσκεται αυτό που ονομάζεται μοναδικότητα, όπου η μάζα της μαύρης τρύπας συμπιέζεται σε όγκο μηδέν και η ικανότητα γενικής σχετικότητας να περιγράφει αυτό που συμβαίνει εδώ καταρρέει.
Πώς γνωρίζουμε ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες, εάν δεν εκπέμπουν φως; Τα στοιχεία για αστρικές μαύρες τρύπες προέρχονται από την παρατήρηση των αλληλεπιδράσεών τους σε δυαδικά συστήματα και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να παρατηρηθούν χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια ακτίνων Χ, καθώς και μέσω της βαρύτητας που ασκούν στα αστέρια σε έναν γαλαξία.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις μαύρες τρύπες, υπάρχουν αρκετοί πόροι στον ιστό. Για αρχάριους, το Hubblesite διαθέτει μια εξαιρετική εγκυκλοπαίδεια, όπως και το Stardate.org. Μπορείτε επίσης να δείτε το υπόλοιπο τμήμα μας σχετικά με τις μαύρες τρύπες στον Οδηγό για το διάστημα ή να ακούσετε τα πολλαπλά επεισόδια Astronomy Cast σχετικά με το θέμα, όπως τα επεισόδια 18, ή οι ερωτήσεις που εμφανίζονται στο Black, Black Holes.
Πηγές: NASA: Blackholes, NASA: Stars, Hyperphysics
