Αρχέγονες μαύρες τρύπες στο εσωτερικό των άστρων

Η εξέλιξη του σύμπαντος με ή χωρίς αρχέγονες μαύρες τρύπες

Μοντέλα Ηλιακής Εξέλιξης με Κεντρική Μαύρη Τρύπα

To 1938 o Lev Davidovich Landau στο άρθρο του ‘Origin of Stellar Energy‘, υποστήριζε ότι στην καρδιά του Ήλιου υπάρχει ένα μικρό άστρο νετρονίων. Η εργασία αυτή, παρότι είχε σοβαρά σφάλματα, έδωσε το έναυσμα στον J. Robert Oppenheimer για να γράψει μια από τις σπουδαιότερες εργασίες στη φυσική του εικοστού αιώνα, η οποία δημοσιεύθηκε το 1939 με τον τίτλο «Περί της Συνεχούς Βαρυτικής Συστολής». Επρόκειτο για την πρώτη θεωρητική περιγραφή μιας μαύρης τρύπας.
Τριάντα χρόνια μετά, ο Steven Hawking υποστήριξε πως ο Ήλιος μπορεί να φιλοξενεί μια αρχέγονη μαύρη τρύπα της οποίας η προσαύξηση συνεισφέρει στην ηλιακή φωτεινότητα. Μια τέτοια αρχέγονη μαύρη τρύπα θα είχε σχηματιστεί κατά την διάρκεια του πρώτου δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Έκρηξη, έχοντας την μάζα ενός φεγγαριού ή ενός αστεροειδούς. Αυτά τα μικρής μάζας αντικείμενα θα μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα της σκοτεινής ύλης και να γίνουν μαύρες τρύπες με αστρικές μάζες εφόσον συλληφθούν από άστρα.
Πριν από λίγες ημέρες οι φυσικοί Bellinger et al επανέρχονται στο ίδιο θέμα στην εργασία τους με τίτλο «Solar Evolution Models with a Central Black Hole» . Μελετούν την εξέλιξη άστρων που περιέχουν μια αρχέγονη μαύρη τρύπα στον πυρήνα τους, διαπιστώντας ότι τέτοια αντικείμενα μπορεί να είναι εκπληκτικά μακρόβια. Ενώ οι ελαφρύτερες μαύρες τρύπες δεν έχουν καμία επιρροή στην αστρική εξέλιξη, οι βαρύτερες καταπίνουν το άστρο με την πάροδο του χρόνου παράγοντας μια σειρά από παρατηρήσιμες συνέπειες.

Επιστήμονες αναζητούν τις πρώτες μαύρες τρύπες του Σύμπαντος που κρύβονται μέσα σε άστρα

Η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι το Σύμπαν δημιουργήθηκε από ένα μυστηριώδες φαινόμενο που έλαβε την ονομασία Μεγάλη Έκρηξη. Η επιστημονική κοινότητα προσπαθεί εδώ και δεκαετίες να συμπληρώσει το παζλ του τι συνέβη αμέσως μετά από την εκδήλωση της Μεγάλης Έκρηξης τοποθετώντας συνεχώς νέα κομμάτια.

Παράλληλα με τη διαλεύκανση σε γραμμικό επίπεδο της αλυσίδας των γεγονότων που ακολούθησαν τη Μεγάλη Έκρηξη σε επίπεδο μικροδευτερολέπτων μετά την εκδήλωση της και τη γέννηση του Σύμπαντος οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν την άκρη του νήματος όσον αφορά την εμφάνιση και λειτουργία της πρώτης γενιάς κοσμικών δομών και αντικειμένων που έκαναν την εμφάνιση τους στο νεογέννητο Κόσμο.

Με δημοσίευση της στην επιθεώρηση «The Astronomical Journal» διεθνής ομάδα επιστημόνων παρουσιάζει τη θεωρία που ανέπτυξε σχετικά με τις πρώτες μαύρες τρύπες. Σύμφωνα με την επιστημονική ομάδα στο πρώτο κιόλας δευτερόλεπτο της ύπαρξης του Σύμπαντος σχηματίστηκαν καυτές μάζες ύλης οι οποίες κατέρρευσαν αμέσως υπό το βάρος τους σχηματίζοντας τις πρώτες μαύρες τρύπες του Σύμπαντος οι οποίες είχαν μεγέθη νανοκλίμακας.

«Πιστεύουμε ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες εάν υπάρχουν θα πρέπει να διασχίζουν το γαλαξία με τεράστια ταχύτητα. Αν πρόκειται να συναντήσουν ένα άστρο τότε πιθανότατα θα περάσουν μέσα από το άστρο όπως θα περνούσε μια σφαίρα. Ωστόσο, ένα μικρό υποσύνολο αυτών των μαύρων οπών εκείνες που αυτές που κινούνται με μικρότερες ταχύτητες μπορεί να έχουν παγιδευτεί μέσα σε άστρα και αν το κάνουν πιστεύουμε ότι ίσως μπορέσουμε να τις βρούμε» λέει ο Ερλ Μπέρλινγκερ του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Μαξ Πλανκ στη Γερμανία, επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας.

«Υπάρχουν δύο πιθανότητες. Η πρώτη είναι ότι η μαύρη τρύπα είναι τόσο μικρή που δεν επηρεάζει καθόλου το αστέρι. Η δεύτερη πιθανότητα είναι ότι η μαύρη τρύπα είναι αρκετά μεγάλη ώστε να αναπτύσσεται αποτελεσματικά καταναλώνοντας τη μάζα του άστρου μέσα από αυτό» αναφέρει ο Μπέρλινγκερ.

Στη δεύτερη περίπτωση οι μαύρες τρύπες που… κανιβαλίζουν το άστρο στο οποίο βρίσκονται είναι πιθανό να δημιουργούν ορατά φαινόμενα. Μια τέτοια διεργασία θα υποχρέωνε τον πυρήνα του άστρου να  εκπέμπει επιπλέον ενέργεια. Το άστρο θα διογκωνόταν όπως διογκώνονται τα άστρα που στην τελική φάση μετατρέπονται σε ερυθρούς γίγαντες πριν μετατραπούν σε λευκούς νάνους αλλά χωρίς την αύξηση της θερμοκρασίας που συμβαίνει όταν αστέρια όπως ο Ήλιος υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία καθώς εξαντλούν το υδρογόνο που τροφοδοτεί την πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους. Αυτοί οι ψυχροί ερυθροί γίγαντες ονομάζονται «ερυθροί αγωνιστές» και οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει περίπου 500 από αυτούς.

Η επιστημονική ομάδα αναφέρει ότι αυτά τα άστρα είναι πιθανοί υποψήφιοι για να είναι το περίφημο «άστρο του Χόκινγκ», άστρα που τροφοδοτούνται από μικρές μαύρες τρύπες στον πυρήνα τους όπως πρότεινε για πρώτη φορά ο Στίβεν Χόκινγκ σε μια εργασία του το 1971.

Η παρουσία μιας μαύρης τρύπας στην καρδιά των άστρων του Χόκινγκ θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί παρόλο που οι επιστήμονες έχουν πλέον χαρτογραφήσει σε πολύ μεγάλο βαθμό την αστρική εξέλιξη τα εξελικτικά μονοπάτια των ερυθρών γιγάντων δεν έχουν ακόμη αποκωδικοποιηθεί. Μελετώντας τους παλμούς και τις δονήσεις ενός άστρου οι αστρονόμοι θα μπορούσαν ενδεχομένως να προσδιορίσουν εάν στο εσωτερικό τους συμβαίνουν έντονες διεργασίες που παραπέμπουν στη παρουσία μαύρων τρυπών.

Πηγή: https://www.naftemporiki.gr/techscience/1554232/epistimones-anazitoyn-tis-protes-mayres-trypes-toy-sympantos-poy-kryvontai-mesa-se-astra/ – https://www.livescience.com/space/black-holes/atom-size-black-holes-from-the-dawn-of-time-could-be-devouring-stars-from-the-inside-out-new-research-suggests