Τον τελευταίο καιρό γίνεται λόγος για την πολυαναμενόμενη ταινία “Oppenheimer”, η οποία πρόκειται να κυκλοφορήσει στους Ελληνικούς κινηματογράφους τον Αύγουστο του 2023. Η εν λόγω ταινία, αποτελεί τη βιογραφία του J. Robert Oppenheimer, γνωστού ως “πατέρα της ατομικής βόμβας”. Ωστόσο, πριν αναλάβει την επιστημονική ηγεσία του Manhattan Project, για την κατασκευή των πρώτων ατομικών βομβών και λάβει τον παραπάνω τίτλο, ο Oppenheimer είχε ασχοληθεί ενεργά με τη μελέτη των μελανών οπών.
Εικόνα: NASA’s Goddard Space Flight Center/ background, ESA/Gaia/DPAC
Η ιδέα για την ύπαρξη μελανών οπών γεννήθηκε κατά τη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου, από τον Karl Schwarzchild. Το 1915, ο ίδιος κατάφερε να βρει μια ακριβή μαθηματική λύση στις εξισώσεις πεδίου της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Einstein. Ωστόσο, στη λύση αυτών των εξισώσεων βρέθηκε ένα σημείο γνωστό σήμερα ως “μοναδικότητα”, όπου η Φυσική όπως τη γνωρίζουμε καταρρέει. Η μοναδικότητα αποτελεί την καρδιά μιας μαύρης τρύπας και σήμερα γνωρίζουμε πως η καμπύλωση του χωροχρόνου γύρω από αυτό το σημείο τείνει στο άπειρο. Ο Schwarzchild υπολόγισε, επίσης, την ομώνυμη οριακή ακτίνα (Rs) όπου η ταχύτητα διαφυγής είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός. Πιο συγκεκριμένα, βρήκε πως για ακτίνες μικρότερες τις Rs προκύπτει μια μαύρη τρύπα και τίποτα πια δεν μπορεί να δραπετεύσει από αυτήν, ούτε καν το φως. Η περίμετρος που ορίζεται από την ακτίνα Schwarzchild, ονομάστηκε “ορίζοντας γεγονότων”.
Με την περιγραφή του Schwarzschild γεννήθηκε θεωρητικά η έννοια της μαύρης τρύπας, χωρίς να είναι ακόμα βέβαια γνωστό πως μπορεί να δημιουργηθεί ένα τόσο πυκνό σώμα με τις παραπάνω ιδιότητες. Αρκετά χρόνια μετά, το 1939, ο Oppenheimer αναζήτησε τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαν να έχουν δημιουργηθεί οι μελανές οπές. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, περιέγραψε ότι ένα αστέρι μεγάλης μάζας που έχει εξαντλήσει τα ενεργειακά του αποθέματα, θα καταρρεύσει υπό την ίδια του τη βαρύτητα. Το μοντέλο αυτό για τον σχηματισμό των μαύρων τρυπών χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα. Στη δημοσίευση των Oppenheimer και Snyder με τίτλο “On Continued Gravitational Contraction” παρουσιάζονται οι λύσεις των εξισώσεων που περιγράφουν αυτή τη διαδικασία.
Εικόνα: Corbis Historical via Getty Images
Ο Oppenheimer και οι συνάδελφοι του δημιούργησαν το παραπάνω μοντέλο κάνοντας απλές υποθέσεις και αγνοώντας τις περιστροφικές κινήσεις καθώς και την επίδραση της κβαντικής φυσικής. Τελικά, στις δεκαετίες που ακολούθησαν αποδείχθηκε πως η ιδέα τους για τον σχηματισμό των μαύρων τρυπών μπορεί να ισχύσει και σε πιο συνθέτες περιπτώσεις, χωρίς τις αρχικές απλοποιήσεις. Έτσι, ο Oppenheimer παραμένει από τους πρώτους επιστήμονες που κατάλαβαν πραγματικά τη φυσική γύρω από τη γέννηση μιας μελάνης οπής.
Τρία χρόνια αργότερα, ο Oppenheimer ταξίδεψε στο Los Alamos, εδραιώνοντας τη θέση του στην ιστορία και στην αντίληψη του κοινού ως “ο πατέρας της ατομικής βόμβας”. Ωστόσο, πολλοί και ειδικά οι επιστήμονες, τον θυμούνται για τη σημαντική συνεισφορά του στην κατανόηση της ύπαρξης των μελανών οπών.
Περισσότερα για τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και τη συσχέτιση με τις μαύρες τρύπες μπορείτε να δείτε στο βίντεο: Μαύρες τρύπες και σχετικότητα.
