Ιστορικό επιστημονικό επίτευγμα: η πρώτη "φωτογραφία" μαύρης τρύπας

Τετάρτη, 10 Απριλίου 2019

Για πρώτη φορά στην ιστορία, η ανθρωπότητα αντικρίζει μια "μαύρη τρύπα", χάρη στην πρώτη φωτογραφία που έδωσαν στη δημοσιότητα επιστήμονες σε παράλληλες συνεντεύξεις Τύπου ανά τον κόσμο.

 

Την πρώτη φωτογραφία μιας "μαύρης τρύπας" από το διάστημα έδωσαν στη δημοσιότητα επιστήμονες την Τετάρτη, σε παράλληλες συνεντεύξεις Τύπου ανά τον κόσμο, δίνοντας απάντηση σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος για την ανθρωπότητα. 

Πρόκειται για μία μαύρη τρύπα "τέρας", σύμφωνα με τους αστρονόμους, σε έναν μακρινό γαλαξία, συγκεκριμένα το γιγάντιο γαλαξία Μessier 87 (Μ87). Το μέγεθός της υπολογίζεται σε 40 δισ. χλμ, ήτοι τρία εκατομμύρια φορές το μέγεθος της Γης.

Η φωτογραφία τραβήχτηκε χάρη σε ένα δίκτυο οκτώ τηλεσκοπίων, του διεθνιούς προγράμματος Event Horizon Telescope (EHT), του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών (NSF) των ΗΠΑ και της Ευρωπαϊκής Επιτροπής.

Τώρα για πρώτη φορά όμως έχουμε την πρώτη εικόνα από τις «σκιές» που ρίχνουν γύρω τους οι μαύρες τρύπες, οι οποίες προκαλούν ακραίες καμπυλώσεις του χωροχρόνου. Περιβαλλόμενες από στροβιλιζόμενα καυτά νέφη σκόνης και αερίων, εκπέμπουν ισχυρή ακτινοβολία και προδίδουν έμμεσα την ύπαρξη τους.

Πρόκειται για ένα τεράστιο και ιστορικό επιστημονικό επίτευγμα που αποδεικνύει πλέον ότι οι μαύρες τρύπες δεν ανήκουν στην σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας.

Το επίτευγμα, που αποτελεί ορόσημο στην αστρονομία και στην αστροφυσική, θεωρήθηκε δεόντως σημαντικό, ώστε η σχετική ανακοίνωση έγινε με έξι ταυτόχρονες συνεντεύξεις σε έξι πόλεις: στην Ουάσιγκτον (η κεντρική εκδήλωση που διοργανώθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), στις Βρυξέλλες (διοργανώθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή με τη συμμετοχή του Ευρωπαίου επιτρόπου για την Έρευνα-Επιστήμη-Καινοτομία Κάρλος Μοέδας), στη Σαγκάη της Κίνας, στην Ταϊπέι της Ταϊβάν, στο Σαντιάγο της Χιλής και στο Τόκιο της Ιαπωνίας. 

Μέχρι σήμερα η ύπαρξη των μαύρων οπών τεκμαιρόταν έμμεσα από τις βαρυτικές και άλλες επιδράσεις που ασκούν στο περιβάλλον τους, αλλά ποτέ κανείς δεν είχε «δει» τι υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Να υπενθυμίσουμε ότι «μαύρη τρύπα» (ο όρος επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ) ονομάζεται μια περιοχή του χωροχρόνου, στην οποία οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο ισχυρές, ώστε τίποτε -ούτε καν τα σωματίδια και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως- να μπορεί να ξεφύγει από αυτή. 

Το τηλεσκόπιο ΕΗΤ, που ξεκίνησε να δημιουργείται το 2012, αποτελείται από ένα ευρύ δίκτυο οκτώ διάσπαρτων και συντονισμένων μεταξύ τους ραδιοτηλεσκοπίων σε διάφορα μέρη του κόσμου. Αυτά δημιουργούν -μέσω της διασύνδεσης τους με τη βοήθεια της συμβολομετρίας και ενός υπερυπολογιστή- ένα ενιαίο τεράστιο εικονικό τηλεσκόπιο με μέγεθος σχεδόν όσο η Γη, το οποίο καταγράφει τις ακτινοβολίες ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από μια μαύρη τρύπα. Με αυτό τον τρόπο, δημιουργείται αρκετή δυνατότητα μεγέθυνσης, ώστε να απεικονισθεί η περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα, του λεγόμενου «ορίζοντα γεγονότων», πέρα από τον οποίο τίποτε δεν υπάρχει επιστροφή, ούτε για το φως. Μια μαύρη τρύπα είναι μαύρη, ακριβώς επειδή δεν μπορούν να βγουν φωτόνια από εκεί.

Το ΕΗΤ, που έκανε τις πρώτες παρατηρήσεις του το 2017, διαθέτει επιμέρους «μάτια» στις ΗΠΑ (τηλεσκόπια SMT σε Αριζόνα και James Clerk Maxwell σε Χαβάη), Μεξικό (τηλεσκόπιο LMT), Χιλή (τηλεσκόπια ALMA του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και APEX), Ισπανία (τηλεσκόπιο IRAM), Ανταρκτική (Τηλεσκόπιο Νοτίου Πόλου), Γαλλία (Άλπεις) και Γροιλανδία. Στο μέλλον ακόμη περισσότερα τηλεσκόπια αναμένεται να προστεθούν στο δίκτυο του ΕΗΤ, αυξάνοντας περαιτέρω τις δυνατότητές του.

Μέχρι τώρα το τηλεσκόπιο ΕΗΤ έχει στρέψει την προσοχή του σε δύο μαύρες τρύπες:

- Στην κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας, γνωστή και ως «Τοξότης Α*» (Sagittarius A* ή εν συντομία Sgr A*), που απέχει περίπου 26.000 έτη φωτός από τη Γη (245 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα) και έχει μάζα τέσσερα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου μας, άρα η διάμετρος της εκτιμάται σε περίπου 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα, κατά προσέγγιση το 10% του μεγέθους του ηλιακού μας συστήματος. Αν και φαίνεται μεγάλη, λόγω της απόστασης της από τη Γη, είναι σα να προσπαθεί να φωτογραφήσει κανείς μια μπαλίτσα γκολφ πάνω στη Σελήνη. Βρίσκεται σε φάση «ύπνωσης», καθώς δεν καταναλώνει ενεργά μεγάλες ποσότητες γειτονικών άστρων και αερίων.

- Στην κατά πολύ μεγαλύτερη και πιο ενεργή μαύρη τρύπα στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξία Μessier 87 (Μ87) στον αστερισμό της Παρθένου, σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, η οποία έχει μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο, συνεπώς ο ορίζοντας γεγονότων της είναι πολύ μεγαλύτερος από του Τοξότη Α*.

Ο κομβικός ρόλος του Έλληνα αστροφυσικού Δημήτρη Ψάλτη στη φωτογράφιση της μαύρης τρύπας

 

Ένας Έλληνας επιστήμονας της διασποράς, ο Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνας, διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο νέο μεγάλο Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT), που πήρε την πρώτη εικόνα από μια μαύρη τρύπα.

Ο Δημήτρης Ψάλτης και οι συνεργάτες του ανέλαβαν -για πρώτη φορά σε τέτοια αστροφυσική κλίμακα- να εξετάσουν κατά πόσο η εικόνα της μαύρης τρύπας επαληθεύει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Γι' αυτό το σκοπό ανέπτυξαν τα σχετικά «τεστ» και κατέληξαν στη σημαντική διαπίστωση ότι ο Αϊνστάιν για μια ακόμη φορά δικαιώθηκε, καθώς η εικόνα της μαύρης τρύπας τελικά ταιριάζει πολύ καλά στις προσομοιώσεις που είχαν προηγηθεί με βάση τη θεωρία.

Αμέσως μετά τη σημερινή ανακοίνωση, ο ελληνικής καταγωγής αστροφυσικός δήλωσε: «Το Τηλεσκόπιο ΕΗΤ για πρώτη φορά μας επέτρεψε να ελέγξουμε τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Το μέγεθος και η σκιά (σ.σ. της μαύρης τρύπας του γαλαξία Μ87 που φωτογραφήθηκε) επιβεβαιώνει τις ακριβείς προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, αυξάνοντας έτσι την εμπιστοσύνη μας σε αυτή τη θεωρία που έχει κλείσει ένα αιώνα. Η απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας είναι μόνο η αρχή της προσπάθειας μας να αναπτύξουμε νέα εργαλεία που θα μας επιτρέψουν να ερμηνεύσουμε τα άκρως πολύπλοκα δεδομένα της φύσης».

Ο Δημήτρης Ψάλτης από το 2003 διδάσκει στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, όπου σήμερα είναι καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής. Οι έρευνές του εστιάζονται στον έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν σε κοσμική κλίμακα, μελετώντας κυρίως τις μαύρες τρύπες και τους αστέρες νετρονίων.

Ο κ. Ψάλτης ασχολείται με το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων από τα πρώτα στάδιά του. Με την ερευνητική ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνας ανέπτυξε τα τεστ της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, που το τηλεσκόπιο ΕΗΤ πραγματοποιεί. Επίσης έχει αναπτύξει αλγόριθμους προσομοίωσης σε υπολογιστές, που προέβλεψαν εκ των προτέρων πώς θα μοιάζουν οι πρώτες εικόνες από τις μαύρες τρύπες.

ΠΗΓΗ: ΑΠΕ-ΜΠΕ