Πριν από πολλά χρόνια δύο μαύρες τρύπες συγκρούστηκαν και συγχωνεύτηκαν. Περίπου 1,3 δισ. χρόνια αργότερα, στις 14 Ιανουαρίου 2025, εμφανίστηκε μια μικρή διακύμανση στους ανιχνευτές του Laser Interferometry Gravitational Observatory (LIGO), ενός παρατηρητηρίου που βρίσκεται στη Λουιζιάνα και στην πολιτεία της Ουάσιγκτον.
Η αυτή η μικρή διακύμανση σηματοδότησε την άφιξη ενός παλμού βαρυτικών κυμάτων- κυματισμών στον ιστό του σύμπαντος- που δημιουργήθηκαν κατά τη σύγκρουση των μαύρων τρυπών.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature στις 24 Ιουνίου, μια ομάδα με επικεφαλής τον Σιζένγκ Μα του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Perimeter, στο Οντάριο, αναφέρει ότι χρησιμοποίησε αυτά τα κύματα για να ρίξει μια ματιά σε ένα από τα πιο παράξενα φαινόμενα της φύσης: τους «ορίζοντες γεγονότων» που περιβάλλουν τις μαύρες τρύπες.
Μία νέα προσέγγιση στις μαύρες τρύπες
Ένας ορίζοντας γεγονότων σηματοδοτεί το σημείο πέρα από το οποίο η βαρύτητα παραμορφώνει τον χωροχρόνο σε τέτοιο βαθμό ώστε τίποτα, ούτε καν το φως, να μην μπορεί να διαφύγει. Ένα αντικείμενο που διασχίζει τον ορίζοντα αποκόπτεται από το υπόλοιπο σύμπαν, με όλους τους πιθανούς δρόμους να οδηγούν στο κέντρο της μαύρης τρύπας. Οι ορίζοντες γεγονότων είναι αόρατοι, αν και τα αποτελέσματά τους είναι συχνά ορατά όταν μια μαύρη τρύπα «καταπίνει» αέριο. Ωστόσο, οι φυσικοί γνωρίζουν πολλά για τον τρόπο λειτουργίας τους, χάρη στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο Δρ Μα σκέφτηκε ότι τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να προσφέρουν έναν τρόπο για να επαληθευτεί ότι η θεωρία του Αϊνστάιν πράγματι αντιστοιχεί στην πραγματικότητα στα όρια μιας μαύρης τρύπας.
Η γενική σχετικότητα προβλέπει ότι, καθώς δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται και συγχωνεύονται, οι ιδιότητες του ορίζοντα γεγονότων της νέας τρύπας θα πρέπει να αποτυπώνονται στα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται. Για να το ελέγξει αυτό, ο Δρ Μα συνεργάστηκε με φυσικούς από το LIGO, οι οποίοι έχουν εμπειρία στην ερμηνεία των πολύπλοκων σημάτων που καταγράφονται στους ανιχνευτές τους. Δεδομένου ότι το κύμα που ανιχνεύθηκε πέρυσι είναι το πιο καθαρό που έχει ανιχνευθεί μέχρι σήμερα από συγχώνευση διπλού συστήματος, η ομάδα επικέντρωσε την προσοχή της σε αυτό. Όπως ήταν αναμενόμενο, κατάφεραν να αποκρυπτογραφήσουν το συγκεκριμένο τμήμα του σήματος. Και αυτό ταίριαζε ακριβώς με τη θεωρητική τους πρόβλεψη.
Η νέα τεχνική της ομάδας προσφέρει μια άνευ προηγουμένου εικόνα του παράξενου περιβάλλοντος ακριβώς έξω από έναν ορίζοντα γεγονότων. Εκεί το φως χάνει ενέργεια καθώς προσπαθεί να ξεφύγει από το τεράστιο βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας. Αυτό κάνει τα αντικείμενα που πλησιάζουν τον ορίζοντα να φαίνονται όλο και πιο κόκκινα στους εξωτερικούς παρατηρητές. Καθώς η μαύρη τρύπα περιστρέφεται, τραβάει μαζί της τον ιστό του χωροχρόνου, παραμορφώνοντας τις αποστάσεις και τη ροή του χρόνου. Η φυσική και των δύο αυτών φαινομένων αποτυπώνεται στο βουητό των βαρυτικών κυμάτων, επιτρέποντας στους φυσικούς να διερευνήσουν τη βαρύτητα στα πιο ακραία της όρια.
Ή σχεδόν στην πιο ακραία μορφή της. Κρυμμένη πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων, στην καρδιά της μαύρης τρύπας, βρίσκεται μια ακόμη πιο παράξενη περιοχή: η «μοναδικότητα». Εκεί το βαρυτικό πεδίο είναι τόσο έντονο που η θεωρία του Αϊνστάιν αρχίζει να δίνει παράλογα αποτελέσματα. Οι περισσότεροι φυσικοί το θεωρούν ως ένδειξη ότι απομένει να ανακαλυφθεί κάποια νέα, πιο θεμελιώδης θεωρία — πιθανώς μια που θα συνδυάζει τη βαρύτητα με την κβαντομηχανική, ένα κατόρθωμα που διαφεύγει των φυσικών εδώ και δεκαετίες.
Οι ορίζοντες γεγονότων είναι «πολύ ενδιαφέροντες από την άποψη της κατανόησης της ασυμβατότητας μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας», λέει ο Νικολάς Γιούνες, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόι Urbana-Champaign, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη. Ελπίζει ότι «ίχνη κβαντικής βαρύτητας» μπορεί να παραμένουν κοντά στον ορίζοντα γεγονότων. Τώρα ίσως είναι δυνατό αυτό να επαληθευτεί.
Με πληροφορίες από Economist
