Σίγουρα έχεις ακούσει διάφορα για τις μαύρες τρύπες. Ειδικά στα μέσα Απριλίου, όταν και δημοσιεύτηκε η περίφημη «πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας» από το Event Horizon Telescope, όλος ο κόσμος είχε κάτι να γράψει και κάτι να πει. Δυστυχώς, πολλοί επιχείρησαν να τραβήξουν την προσοχή με τίτλους που ήταν τόσο βαρύγδουποι όσο ήταν και εσφαλμένοι. Εμείς θα επιχειρήσουμε να εξηγήσουμε, με όσο πιο απλά λόγια γίνεται, το τι δείχνει αυτή η φωτογραφία, αλλά και το τι είναι μια μαύρη τρύπα, γενικά.

Η φωτογραφία του αιώνα

Η πασίγνωστη, πλέον, φωτογραφία είναι μια πορτοκαλο-κόκκινη… θολούρα. Πιθανότατα θα περίμενες κάτι καλύτερο. Ίσως κάτι σαν αυτό που είδαμε στην ταινία «Interstellar». Γιατί αυτός ο «θολός λουκουμάς» είναι κάτι σημαντικό;

Η σημασία αυτής της φωτογραφίας προκύπτει από το γεγονός πως η μαύρη τρύπα που που φωτογραφήθηκε στον πυρήνα του γαλαξία M87, απέχει 55 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Η ίδια η μαύρη τρύπα έχει μάζα ίση με 6,5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του δικού μας Ήλιου, με το μέγεθός της να είναι 40 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Για σύγκριση, αναφέρουμε ότι ο Ήλιος έχει διάμετρο 1,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα.

Έτσι, αυτό που βλέπουμε στην φωτογραφία, είναι μεγαλύτερο από ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα. Κι όμως, είναι τόσο μακριά που δεν υπάρχει τηλεσκόπιο αρκετά μεγάλο για να «δει» αυτή τη μαύρη τρύπα. Και όταν λέμε «να δει» εννοούμε στο οπτικό φάσμα. Για τη φωτογραφία συνεργάστηκαν οκτώ ραδιοτηλεσκόπια διάσπαρτα σε όλο τον κόσμο, επί 10 ημέρες. Για τη σύνθεση των δεδομένων από αυτά, χρειάστηκαν μήνες. Και αυτό που βλέπουμε, δεν είναι η ίδια η μαύρη τρύπα, αλλά η λάμψη ύλης (αερίων και σκόνης) που περιστρέφεται με απίστευτη ταχύτητα γύρω από τη μαύρη τρύπα, καθώς πέφτει μέσα της – κάτι σαν το νερό που περιστρέφεται γύρω από την τρύπα της μπανιέρας, προτού πέσει μέσα. Προφανώς, το νερό στη μπανιέρα δεν λάμπει, αλλά από την άλλη το σιφώνι δεν είναι μαύρη τρύπα· η ύλη που πέφτει προς τη μαύρη τρύπα φτάνει εξωπραγματικές ταχύτητες, πολύ κοντά σε αυτήν του φωτός, οπότε υπερθερμαίνεται και ακτινοβολεί τη λάμψη που βλέπουμε στη φωτογραφία.

Τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Αν θέλουμε να γίνουμε ποιητικοί, μια μαύρη τρύπα είναι η νεκρή καρδιά ενός πολύ μεγάλου άστρου. Για να δημιουργηθεί μια μαύρη τρύπα, χρειάζεται ένα πολύ μεγάλο αστέρι. Τα αστέρια, όταν «πεθαίνουν», ακολουθούν διαφορετικές πορείες ανάλογα με την μάζα που είχαν. Τα μικρά και μεσαία αστέρια, σαν τον δικό μας Ήλιο, πεθαίνουν μάλλον ήσυχα και σβήνουν χωρίς πολλές τυμπανοκρουσίες. Τα μεγαλύτερα φεύγουν με έκρηξη (supernova) και αφήνουν υπολείμματα (αστέρες νετρονίων). Τα πραγματικά τεράστια άστρα όμως, όταν φτάσει η… ώρα τους, δίνουν ένα φαντασμαγορικό σόου – αρκεί να είσαι αρκετά μακριά για να το δεις χωρίς να σε πάρει μαζί του. Η έκρηξη είναι κατακλυσμιαία και αυτό που μένει στο κέντρο είναι μοναδικό: ένα μέρος της ύλης του αστεριού, συμπιεσμένο σε τέτοιο βαθμό που, τελικά, δεν έχει καθόλου διαστάσεις! Η μαύρη τρύπα έχει τόση μάζα συμπιεσμένη, ώστε «τρυπάει» τον χώρο και τον χρόνο. Αν κάτι την πλησιάσει αρκετά, δεν μπορεί να διαφύγει. Ακόμη και το ίδιο το φως, αν πλησιάσει πιο κοντά από μια συγκεκριμένη απόσταση.

Αν σου δημιουργήθηκε η απορία γιατί αναφερόμαστε σε διάμετρο ενός αντικειμένου που δεν έχει διαστάσεις, υπάρχει απάντηση. Η ίδια η μαύρη τρύπα έχει μηδενική διάμετρο, αλλά αυτό δε μας ενδιαφέρει αφού δε γίνεται να τη δούμε. Θυμήσου: ούτε το ίδιο το φως δε μπορεί να της ξεφύγει! Επομένως, αυτό που μετράμε είναι η απόσταση από την οποία το φως μπορεί να ξεφύγει – αυτό οι αστροφυσικοί το ονομάζουν «ορίζοντα γεγονότων». Ως μέγεθος της κάθε μίας μαύρης τρύπας, λοιπόν, θεωρούμε το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων. Μάλιστα, όσο πιο πολλή μάζα έχει μια μαύρη τρύπα, τόσο μεγαλύτερος είναι και ο ορίζοντας γεγονότων.

Αυτό που βλέπουμε στις ταινίες τύπου «Interstellar», λοιπόν, αυτή η θεοσκότεινη σφαίρα που στις άκρες της δρα ως υγρός καθρέφτης, είναι ο ορίζοντας γεγονότων της μαύρης τρύπας. Η ίδια βρίσκεται στο κέντρο αυτής της σφαίρας και, όχι μόνο δεν έχει διαστάσεις, αλλά δεν έχει νόημα να μιλάμε για διαστάσεις της ίδιας της μαύρης τρύπας. Στην φυσική, το κέντρο της μαύρης τρύπας ονομάζεται «μοναδικότητα» (singularity) και αυτό αρκεί.

Στη φωτογραφία που δημοσιεύτηκε, επομένως, αυτό που βλέπουμε είναι η ύλη που περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα, ενώ η σκοτεινή περιοχή στο κέντρο είναι η σκιά του ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.