Οι μαύρες τρύπες που είχαν ανακαλυφθεί ως τώρα στο σύμπαν είχαν όλες κάτι κοινό: υπήρχε κάποια ποσότητα ύλης ή κάποιο ουράνιο σώμα, όπως για παράδειγμα ένα άστρο ή ένας αστέρας νετρονίων, που περιφερόταν γύρω τους. Ωστόσο, ενώ θεωρητικά είχε προβλεφθεί η ύπαρξη “ελεύθερων” μαύρων τρυπών, δηλαδή μαύρων τρυπών που περιπλανώνται στο διάστημα χωρίς κάποιον “συνοδό”, είναι η πρώτη φορά που μια τέτοια μαύρη τρύπα παρατηρήθηκε.
Μια νέα μελέτη επιστημόνων με επικεφαλής τον Kailash Sahu, αστροφυσικό στο Space Telescope Science Institute στη Βαλτιμόρη, αφορά την ανίχνευση και τον υπολογισμό της μάζας μιας “ελεύθερης” μαύρης τρύπας για πρώτη φορά.
Η δυσκολία στην ανακάλυψη μαύρων τρυπών έγκειται στο γεγονός ότι τα μυστηριώδη αυτά σώματα εγκλωβίζουν το φως που προσπίπτει πάνω τους, καθιστώντας τα αόρατα. Συνήθως, μια μαύρη τρύπα ανακαλύπτεται έμμεσα, όταν παρατηρούμε τις τροχιές γειτονικών σωμάτων ή υλικών τα οποία φαίνεται να περιφέρονται γύρω από ένα αόρατο αντικείμενο.
Ακόμη, μια μαύρη τρύπα μπορεί να έλκει ένα σώμα, όπως για παράδειγμα ένα άστρο, τόσο ισχυρά που να το παραμορφώνει έντονα. Η παραμόρφωση αυτή προκαλεί συσσώρευση των υλικών του άστρου γύρω της, σε ένα δίσκο που ονομάζεται «δίσκος προσαύξησης» της μαύρης τρύπας. Η ταχύτατη κίνηση των υλικών οδηγεί στην εκπομπή ακτινοβολίας πολύ υψηλής ενέργειας, την οποία ανιχνεύουμε στη Γη.
Εικόνα: NASA/CXC/M. Weiss
Μια ακόμα μέθοδος ανίχνευσης μαύρων τρυπών είναι μέσω των βαρυτικών κυμάτων, τα οποία παράγονται κατά την περιφορά ενός σώματος γύρω της. Ένα τέτοιο σώμα θα μπορούσε να είναι ένας αστέρας νετρονίων ή μια άλλη μαύρη τρύπα.
Ωστόσο, στην περίπτωση μιας “ελεύθερης” μαύρης τρύπας δεν υπάρχουν γειτονικά ουράνια σώματα παγιδευμένα στο βαρυτικό της πεδίο. Έτσι, ακολουθείται μια άλλη μέθοδος ανίχνευσης. Οι μαύρες τρύπες καμπυλώνουν έντονα τον χωροχρόνο γύρω τους και για τον λόγο αυτό λειτουργούν ως βαρυτικοί φακοί. Προκαλούν, δηλαδή, καμπύλωση του φωτός από μακρινά άστρα και γαλαξίες τα οποία έπειτα φαίνονται σε διαφορετικά σημεία από αυτά που βρίσκονται στην πραγματικότητα. Μάλιστα, συχνά εμφανίζονται με αλλοιωμένο ή μεγεθυμένο σχήμα. “Αν κανείς εντοπίσει και μετρήσει την καμπύλωση του φωτός που προκαλούν οι μαύρες τρύπες, έχει τη δυνατότητα να τις εντοπίσει και να υπολογίσει τη μάζα τους”, επισημαίνει ο Sahu.
Εικόνα: The Ohio State University
Βέβαια, καμπύλωση του φωτός θα μπορούσε να προκαλεί και κάποιο άλλο σώμα, όπως ένα άστρο ή ένας πλανήτης. Όμως, το συγκεκριμένο φαινόμενο, το οποίο εξετάζει η μελέτη, είχε μεγάλη χρονική διάρκεια και, επιπλέον, το σώμα που το προκαλούσε δεν εξέπεμπε ακτινοβολία. Έπειτα από μια δεκαετία παρατήρησης και ανάλυσης των δεδομένων που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και επίγεια τηλεσκόπια, το συμπέρασμα ήταν πως το αντικείμενο αυτό είναι μια μαύρη τρύπα.
Εκτιμάται πως η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα έχει μάζα περίπου 7 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου μας και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 5.000 ετών φωτός από τη Γη. Επίσης, κινείται με ταχύτητα 162.000 χλμ/ώρα σε σχέση με τα άστρα στην ίδια περιοχή του Γαλαξία, χωρίς να ακολουθεί την αναμενόμενη τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο. Μια εξήγηση που δίνουν οι επιστήμονες γι’ αυτό το γεγονός είναι πως η έκρηξη supernova, που προκάλεσε τη γέννησή της, της έδωσε την απαιτούμενη ώθηση για να ξεκινήσει αυτό το ταξίδι.
Ο Sahu ελπίζει μελλοντικές παρατηρήσεις να οδηγήσουν στον εντοπισμό και τη μελέτη παρόμοιων μαύρων τρυπών, καθώς ισχυρίζεται πως υπάρχουν πάρα πολλές στο σύμπαν. Το σίγουρο είναι πως αυτή η ανακάλυψη ανοίγει ένα νέο παράθυρο στον τομέα της ανίχνευσης μαύρων τρυπών.
