Μαύρες Τρύπες

[Δροσος Γεωργιος]

Μηχανή Carnot και μαύρες τρύπες.

O κύκλος της μηχανής Carnot

Το 1824 ο Sadi Carnot δημοσίευσε το βιβλίο του με τίτλο «Σκέψεις επί της κινητήριας δυνάμεως του πυρός» στο οποίο περιγράφει μια θερμική μηχανή με την μέγιστη δυνατή απόδοση, θέτοντας ένα όριο στο κλάσμα της θερμότητας που μπορεί να μετατραπεί σε ωφέλιμο έργο, ένα αποτέλεσμα που σήμερα είναι γνωστό ως θεώρημα του Carnot.Στην τελευταία σελίδα του βιβλίου του γράφει: «Στην πράξη, δεν θα μπορέσουμε ποτέ να χρησιμοποιήσουμε όλη την κινητήρια δύναμη των καύσιμων υλικών». Κάποια ενέργεια θα διαχέεται πάντα μέσω τριβής, δονήσεων ή άλλης ανεπιθύμητης μορφής κίνησης. Έτσι, ο Carnot έβαλε τα θεμέλια της θερμοδυναμικής ορίζοντας αντιστρεπτές διαδικασίες και μέγιστη απόδοση, πολύ πριν οριστούν οι έννοιες της απόλυτης θερμοκρασίας και της εντροπίας στην θερμοδυναμική.Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η θεμελιακή συνεισφορά του Carnot στην θερμοδυναμική είναι ισοδύναμη με την συνεισφορά του Δημήτριου Χριστοδούλου στην θεωρία των μαύρων τρυπών της γενικής σχετικότητας.Το 1970 ο δεκαεννιάχρονος Χριστοδούλου δημοσίευσε την εργασία του με τίτλο “Αντιστρεπτοί και μη αντιστρεπτοί μετασχηματισμοί στη φυσική των μελανών οπών”, στην οποία, χωρίς ακόμα να έχουν οριστεί οι έννοιες θερμοκρασία και εντροπία μαύρης τρύπας, μιλάει για «αντιστρεπτές» και «μη αντιστρεπτές» διαδικασίες στη φυσική των μαύρων τρυπών και για την μη αναγώγιμη μάζα τους που δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί.Όπως πίσω από την εργασία του Sadi Carnot κρύβονταν οι έννοιες της εντροπίας και της απόλυτης θερμοκρασίας που ορίστηκαν αργότερα από τους Kelvin και Clausius, το ίδιο συνέβη και με την εργασία του Δημήτρη Χριστοδούλου, όσον αφορά την έννοια της εντροπίας μιας μαύρης τρύπας και της θερμοκρασίας της· ορίστηκαν μερικά χρόνια αργότερα από τους Bekenstein και Hawking, αντίστοιχα.Ο Bekenstein συνέδεσε την εντροπία μιας μαύρης τρύπας με το εμβαδόν του ορίζοντα των γεγονότων της και ο Hawking απέδειξε ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία και έχουν μια χαρακτηριστική θερμοκρασία, γνωστή ως θερμοκρασία Hawking.Κάθε φορά λοιπόν που διαβάζουμε για ακτινοβολία Hawking, εντροπία μαύρης τρύπας ή θερμοκρασία Hawking, όπως για παράδειγμα στο πρόσφατο άρθρο με τίτλο «Hawking in a thousand words» (*), καλό είναι να θυμόμαστε πώς ξεκίνησαν όλα αυτά.

(*) Στο άρθρο Hawking in a thousand words επιχειρείται, για άλλη μια φορά, η προσέγγιση της εξίσωσης που δίνει την θερμοκρασία Hawking  η οποία εκτός από τη μάζα της στατικής μαύρης τρύπας MBH, περιέχει μόνο θεμελιώδεις φυσικές σταθερές. Η απόδειξη γίνεται χρησιμοποιώντας απλά μαθηματικά λυκείου. Βέβαια ο απλούστερος τρόπος προσέγγισης της θερμοκρασίας Hawking επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας το «μαγικό» εργαλείο της διαστατικής ανάλυσης, η εφαρμογή της οποίας απαιτεί ελάχιστη γνώση φυσικής και μαθηματικών. Μπορείτε δείτε την προσέγγιση ΕΔΩ: Η θερμοκρασία μιας μαύρης τρύπας.

https://physicsgg.me/2024/10/20/η-θερμοκρασία-μιας-μαύρης-τρύπας/

Διάγραμμα από την εργασία του Δημήτρη Χριστοδούλου «Reversible and Irreversible Transformations in Black-Hole Physics»

https://physicsgg.me/2025/11/03/μηχανή-carnot-και-μαύρες-τρύπες/

[Δροσος Γεωργιος]

Η μεγαλύτερη και αρχαιότερη έκλαμψη μαύρης τρύπας.

… που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα

Η έκλαμψη ανακαλύφθηκε από το Zwicky Transient Facility και (μάλλον) είναι το αποτέλεσμα του γεύματος μιάς γιγαντιαίας μαύρης τρύπας.Τα πιο ογκώδη άστρα στο σύμπαν είναι προορισμένα να εκραγούν ως λαμπρά σουπερνόβα πριν καταρρεύσουν προς μαύρες τρύπες. Κι όμως ένα τεράστιο άστρο φαίνεται πως δεν εκπλήρωσε ποτέ το πεπρωμένο του. Καταβοχθίστηκε από μια μαύρη τρύπα καθώς για κακή του τύχη βρέθηκε πολύ κοντά της.Αυτή είναι η πιο πιθανή εξήγηση που δίνουν οι συγγραφείς μιας δημοσίευσης στο Nature Astronomy [An extremely luminous flare recorded from a supermassive black hole], η οποία περιγράφει την πιο ισχυρή και πιο μακρινή έκλαμψη ενέργειας που έχει καταγραφεί ποτέ από μια υπερμαζική μαύρη τρύπα. Ένα άστρο τουλάχιστον 30 φορές βαρύτερο από τον Ήλιο παρασύρθηκε από το βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας και διαμελίστηκε εξαιτίας των παλιρροϊκών δυνάμεων (Tidal Disruption Event =TDE). Το φαινόμενο ξεκίνησε το 2019 και κορυφώθηκε το 2020. Η έκλαμψη έγινε γρήγορα πιο φωτεινή κατά έναν παράγοντα 40 σε μια περίοδο μηνών και στο αποκορύφωμά της, ήταν 30 φορές πιο φωτεινή από οποιαδήποτε προηγούμενη έκλαμψη μαύρης τρύπας που έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Η έκλαμψη ισοδυναμούσε με το φως 10 τρισεκατομμυρίων ‘Ηλιων.Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα πίσω από την εν λόγω έκλαμψη είναι ένας τύπος μαύρης τρύπας που ονομάζεται ενεργος γαλαξιακός πυρήνας (AGN). Αναφέρεται ως J2245+3743 και είναι 500 εκατομμύρια φορές βαρύτερη από τον Ήλιο μας. Απέχει 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη ή καλύτερα, το φως της έκλαμψης χρειάστηκε 10 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς.

Οι αστρονόμοι συνεχίζουν να παρακολουθούν την έκλαμψη, αν κι αυτή εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου.

Καλλιτεχνική άποψη που απεικονίζει μια υπερμαζική μαύρη τρύπα κατά τη διαδικασία διαμελισμού ενός τεράστιου άστρου που έχει τουλάχιστον 30 φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας

πηγή: https://www.caltech.edu/about/news/black-hole-flare-is-biggest-and-most-distant-seen

[Δροσος Γεωργιος]

H θερμοκρασία των μαύρων τρυπών με απλή φυσική.

Η σημαντικότερη ανακάλυψη του βρετανικού φυσικού Στίβεν Χόκινγκ ήταν ότι «οι μαύρες τρύπες δεν είναι και τόσο μαύρες», καθώς εκπέμπουν θερμική ακτινοβολία σαν να ήταν θερμά σώματα, με απόλυτη θερμοκρασία που υπολογίζεται από μια εξίσωση γνωστή ως θερμοκρασία Hawking:  , η οποία εκτός από τη μάζα της μαύρης τρύπας M, περιέχει μόνο θεμελιώδεις φυσικές σταθερές: τη σταθερά του Planck ℏ=h/2π, τη σταθερά παγκόσμιας έλξης G, την ταχύτητα του φωτός στο κενό c και την σταθερά του σταθερά του Boltzmann k. Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία μιας μαύρης τρύπας είναι αντιστρόφως ανάλογη με την μάζα της – όσο μικραίνει η μάζα της μαύρης τρύπας η θερμοκρασία της αυξάνεται.Η λεπτομερής απόδειξη της θερμοκρασίας Hawking απαιτεί προχωρημένες γνώσεις φυσικής και μαθηματικών. Μια εναλλακτική απλοποιημένη μέθοδος «απόδειξης» της εξ. (1) είναι η αναφορά στις κβαντικές διακυμάνσεις του κενού κοντά στον ορίζοντα των γεγονότων της μαύρης τρύπας. Πρόκειται για τη μέθοδο που χρησιμοποίησε ο ίδιος ο Χόκινγκ σε εκλαϊκευτικά βιβλία και ομιλίες(*).

«Πώς όμως συνειδητοποίησε ο Χώκινγκ ότι, παρόλο που τίποτε δεν μπορεί να διαφύγει από τον ορίζοντα γεγονότων, ούτε καν το φως, μια μαύρη τρύπα μπορεί να εκπέμπει θερμότητα, σε πείσμα αυτής της αρχής; Η απάντηση βρίσκεται στο ότι ο Χώκινγκ αποφάσισε να διερευνήσει τον ορίζοντα γεγονότων υπό το πρίσμα της κβαντικής θεωρίας. Εκείνη την εποχή οι περισσότεροι φυσικοί θεωρούσαν ότι οι μαύρες τρύπες, αυτά τα υπερμαζικά κοσμολογικά σώματα που υπακούν στις αρχές της γενικής σχετικότητας, δεν είχαν ιδιαίτερη σχέση με την κβαντική θεωρία. Άλλωστε, η κβαντική θεωρία είναι ένας οδηγός προς τον μικρόκοσμο στο εσωτερικό του ατόμου. Ωστόσο, ο Χώκινγκ είχε ένα προαίσθημα, το οποίο κατά ένα μέρος το είχαν εμπνεύσει και οι συζητήσεις του στη Μόσχα (τον Σεπτέμβριο του 1973 με τους Ζέλντοβιτς και Σταρομπίνσκι), ότι αν μελετούσε από κβαντική σκοπιά το κενό στο εσωτερικό και στον περιβάλλοντα χώρο του ορίζοντα γεγονότων, θα προέκυπτε κάτι ενδιαφέρον. Ο ακριβής συλλογισμός του Χώκινγκ είναι περίπλοκος. Για να κατανοήσουμε όμως, έστω διαισθητικά, τι έκανε, πρέπει να αναλογιστούμε μία από τις πιο αλλόκοτες συνέπειες της περίφημης «αρχής της αβεβαιότητας» της κβαντικής φυσικής — αυτού που είναι γνωστό ως «ενέργεια κενού».
Όπως υπονοείται και από τον όρο, το κενό είναι κάθε άλλο παρά αδρανές — σφύζει από δραστηριότητα. Ανά πάσα στιγμή εμφανίζονται από το πουθενά ριπές ενέργειας, οι οποίες δανείζονται ισοδύναμες ριπές ενέργειας από μια εξαιρετικά σύντομη στιγμή στο μέλλον. Τις περισσότερες φορές δεν αντιλαμβανόμαστε αυτές τις διακυμάνσεις επειδή η θετική ριπή ενέργειας που εμφανίζεται τη μια στιγμή αντισταθμίζεται από την αρνητική ριπή που ακολουθεί αμέσως μετά. Η αρνητική ενέργεια μπορεί να είναι παράξενη έννοια, αλλά υπάρχει! Αυτές οι ριπές ενέργειας παίρνουν πολλές μορφές. Μπορεί να εκδηλωθούν ως σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια, ή ως φωτόνια ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.
Ο Χώκινγκ υπέθεσε ότι πάνω και ακριβώς έξω από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας αυτή η αντιστάθμιση διαταράσσεται. Η τεράστια καμπυλότητα του χώρου και του χρόνου σε αυτό το σημείο συνεπάγεται ότι ένα μέρος της αρνητικής ενέργειας που δημιουργείται αποσπάται από τη θετική ενέργεια την οποία κανονικά θα εξουδετέρωνε. Αυτή η θετική ενέργεια που παραμένει μπορεί να ακτινοβοληθεί από τη μαύρη τρύπα. Η αρνητική ενέργεια πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα. Και, καθώς είναι αρνητική ενέργεια, έχει το αποτέλεσμα να μειώνει τη μάζα της μαύρης τρύπας.
Σε έναν εξωτερικό παρατηρητή φαίνεται σαν η μαύρη τρύπα να «εξαχνώνεται» και να συρρικνώνεται σιγά σιγά καθώς εκπέμπει ενέργεια – αυτή η ενέργεια αναφέρεται ως «ακτινοβολία Χώκινγκ».
Το εξαιρετικά αξιοσημείωτο με τους υπολογισμούς του Χώκινγκ ήταν ότι χάρη σε αυτούς μπόρεσε να προβλέψει τη θερμοκρασία αυτής της ακτινοβολίας που εκλύεται από τον ορίζοντα γεγονότων. Είναι συνήθως πολύ χαμηλή, ένα μικρό κλάσμα του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν.( …)
απόσπασμα από το βιβλίο «ΤΟ ΨΥΓΕΙΟ ΤΟΥ ΑΪΝΣΤΑΪΝ, Το ζεστό, το κρύο και η σημασία τους για το σύμπαν», Πωλ Σεν, Μετάφραση: Παναγιώτης Δρεπανιώτης, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης 2025

Υπενθυμίζεται ότι ο ορίζοντας γεγονότων είναι η σφαιρική περιοχή που καθορίζει το μέγεθος της μαύρης τρύπας και στην περίπτωση μιας στατικής μαύρης τρύπας, έχει χαρακτηριστική ακτίνα που ονομάζεται ακτίνα Schwarzschild και δίνεται από την εξίσωση: , όπου Μ είναι η μάζα της μαύρης τρύπας, G η σταθερά βαρυτικής έλξης και c η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Επιπλέον, οι κβαντικές διακυμάνσεις κοντά στον ορίζοντα των γεγονότων προκύπτουν από την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, σύμφωνα με την οποία η μικρότερη τιμή του γινομένου της αβεβαιότητας στην ενέργεια ΔE επί την διάρκεια Δt του φαινομένου θα είναι: . Αν η ενέργεια του κενού ήταν συνεχώς ακριβώς ίση με μηδέν (ΔE=0), τότε θα έπρεπε και ℏ=0, κάτι που δεν ισχύει. Επομένως το κενό δεν μπορεί να είναι «τέλειο», και πρέπει να εμφανίζει κβαντικές διακυμάνεις, παράγοντας στιγμιαία εικονικά σωματίδια που εξαφανίζονται μετά από χρoνικό διάστημα . Αυτά τα σωματίδια δεν παραβιάζουν την αρχή διατήρησης της ενέργειας, αφού η ύπαρξή τους είναι στιγμιαία και καλύπτεται από τη σχέση αβεβαιότητας. Επειδή όμως το ηλεκτρικό φορτίο είναι επίσης διατηρούμενο μέγεθος, αλλά δεν καλύπτεται από την αρχή της αβεβαιότητας, οι εικονικές διακυμάνσεις εμφανίζονται πάντα σε ζεύγη σωματιδίου–αντισωματιδίου με συνολικό φορτίο μηδέν· π.χ. ηλεκτρόνιο και ποζιτρόνιο. Επειδή η ταχύτητα του φωτός c είναι η μέγιστη επιτρεπτή ταχύτητα, προκύπτει ότι η αβεβαιότητα στη θέση Δx δεν μπορεί να είναι μικρότερη από , έτσι ώστε  .Οι κβαντικές διακυμάνσεις κοντά στον ορίζοντα μπορούν να καταλήξουν, εκτός από την φυσιολογική εξαφάνιση των εικονικών σωματιδίων, και σε διαχωρισμό του ζεύγους: το ένα να πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα με αρνητική ενέργεια, ενώ το άλλο διαφεύγει ως πραγματικό σωματίδιο με θετική ενέργεια, διατηρώντας τη συνολική ενέργεια. Ένας απομακρυσμένος παρατηρητής αντιλαμβάνεται τα εκπεμπόμενα αυτά σωματίδια ως θερμική ακτινοβολία με θερμοκρασία που δίνεται από την εξίσωση (1).Για έναν απομακρυσμένο παρατηρητή, η επίδραση των κβαντικών διακυμάνσεων κοντά στον ορίζοντα γίνεται αντιληπτή ως θερμική ακτινοβολία με θερμοκρασία THΑς ξεκινήσουμε με ένα ζεύγος σωματιδίων που απέχουν απόσταση r από το κέντρο ενός σφαιρικού ουράνιου σώματος μάζας M και διαχωρίζονται σε απόσταση όπου l≪r μεταξύ τους. Σε κάθε σωματίδιο ασκείται δύναμη:  και . Η διαφορά των μέτρων δυνάμεων είναι: , για l≪r . Αυτή η διαφορά που οφείλεται στην ανομοιογένεια του βαρυτικού πεδίου είναι ανάλογη με την διαφορά των μέτρων των επιταχύνσεων που αποκτά το κάθε σωματίδιο που τείνει να τα διαχωρίσει.Η ενέργεια που απαιτείται για να διαχωριστούν τα δυο σωματίδια σε απόσταση l μπορεί να εκφραστεί ως: .Αν θέσουμε όπου r την ακτίνα Schwarzschild  και  από την ισοδυναμία μάζας-ενέργειας του Αϊνστάιν, παίρνουμε:  Θεωρούμε, σύμφωνα με την εξ. (2), ότι η απόσταση στην οποία μπορούν να διαχωριστούν δύο εικονικά σωματίδια είναι  και επιπλέον ότι . Με αυτές τις συνθήκες η εξ. (3) γράφεται ως  και επιλύοντας ως προς E έχουμε:  .Αλλά τα σωματίδια της ακτινοβολίας Hawking είναι θερμικά, επομένως η ενέργειά τους θα είναι , όπου T είναι η απόλυτη θερμοκρασία και k=η σταθερά του Boltzmann. Χρησιμοποιώντας την εξ. (4) προκύπτει η εξ. (1) που εκφράζει την θερμοκρασία Hawking: , χωρίς τον αριθμητικό παράγοντα 1/8π.
Η θερμοκρασία Hawking έχει αναγνωριστεί ως μία από τις σημαντικότερες επιστημονικές ανακαλύψεις του 20ού αιώνα και αποτελεί καθοριστικό βήμα για την κατανόηση του σύμπαντος.

πηγή: https://arxiv.org/abs/2510.21790

(*) Η συνήθης ερμηνεία της ακτινοβολίας Hawking μέσω των «εικονικών ζευγών σωματιδίων» είναι λανθασμένη επειδή παρουσιάζει τα εικονικά σωματίδια ως πραγματικά διαχωρίσιμα σωματίδια και δεν εξηγεί με ακρίβεια τον τρόπο διατήρησης της ενέργειας και την απώλεια μάζας της μαύρης τρύπας.. Μπορεί και ο ίδιος ο Hawking να χρησιμοποίησε αυτή την εκλαϊκευτική εικόνα, στις εξειδικευμένες δημοσιεύσεις του όμως εξήγησε την ακτινοβολία χρησιμοποιώντας την κβαντική θεωρία πεδίου σε καμπύλο χωροχρόνο.

μικρότερη από φωτ.1

[Δροσος Γεωργιος]

Βαρυτικά κύματα από την συγχώνευση μαύρων τρυπών δικαιώνουν τον Στίβεν Χόκινγκ.

…και τον Άλμπερτ Αϊνστάιν
Οι κυματισμοί του χωροχρόνου εξαιτίας της συγχώνευσης δύο μαύρων τρυπών στο σύμπαν επιβεβαίωσαν παράξενες πτυχές της φυσικής των μαύρων τρυπών.Πριν από 1,3-1,4 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν στη Γη ζούσαν μόνο μικροοργανισμοί, σε ένα απόμακρο σημείο του σύμπαντος δύο μαύρες τρύπες που κινούνταν σπειροειδώς η μία γύρω από την άλλη, τελικά συγχωνεύθηκαν σε μια μεγάλη μαύρη τρύπα, προκαλώντας κυματισμούς στον χωροχρόνο.Αυτοί οι κυματισμοί που ονομάζονται βαρυτικά κύματα, αφού διάνυσαν απόσταση 1,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός, έφτασαν στη Γη τον Ιανουάριο του 2025 και καταγράφηκαν από το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων LIGO. Ήταν οι ακριβέστερες μετρήσεις βαρυτικών κυμάτων που έγιναν μέχρι σήμερα.

https://physicsgg.me/2025/09/12/to-πιο-ξεκάθαρο-τιτίβισμα-βαρυτικών-κυμ/
Αυτές οι μετρήσεις επιβεβαίωσαν ένα θεώρημα 54 ετών που διατύπωσε ο Στίβεν Χόκινγκ σχετικά με το πώς οι μαύρες τρύπες αναπτύσσονται όταν αυξάνεται η μάζα τους. Τα κύματα επιβεβαίωσαν επίσης μια παράξενη ιδιότητα των μαύρων τρυπών, γνωστή ως θεώρημα «χωρίς τρίχες». Οι επιστήμονες ανακοίνωσαν τα ευρήματά τους σε εργασία που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters με τίτλο: «GW250114: Testing Hawking’s Area Law and the Kerr Nature of Black Holes«.

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/kw5g-d732

Οι μαύρες τρύπες που συμμετείχαν στην σύγκρουση είχαν περίπου 33,6 και 32,2 φορές τη μάζα του Ήλιου, αντίστοιχα. Καθώς πλησίαζαν η μία προς την άλλη, για να συγχωνευθούν τελικά, τα προκύπτοντα βαρυτικά κύματα εξαπλώθηκαν στο σύμπαν προς όλες τις κατευθύνσεις. Το κλάσμα που έφτασε στους ανιχνευτές του LIGO ήταν ένα σήμα που οι ερευνητές ονόμασαν GW250114. Η μελέτη των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών αυτού του σήματος τους επέτρεψε να προσδιορίσουν τα αρχικά μεγέθη των μαύρων τρυπών, καθώς και το γεγονός ότι η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που προέκυψε ήταν περίπου 62 φορές βαρύτερη από τον Ήλιο. Τα κύματα αποκάλυψαν επίσης ότι οι αρχικές μαύρες τρύπες είχαν συνολική επιφάνεια περίπου 240.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων (περίπου η έκταση της πολιτείας του Όρεγκον), ενώ η τελική μαύρη τρύπα είχε έκταση περίπου 400.000 τετραγωνικά χιλιόμετρα (περίπου η έκταση της Καλιφόρνια).Αυτές οι μετρήσεις επιβεβαιώνουν μια πρόβλεψη που έκανε ο Χόκινγκ το 1971 σχετικά με τους ορίζοντες γεγονότων των μαύρων τρυπών – τα όρια πέρα από τα οποία τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική τους έλξη.Σύμφωνα με τον David Reitze, o ορίζοντας γεγονότων μιάς μαύρης τρύπας είναι κατά κάποιο τρόπο ένα μέτρο της εντροπίας της – το μέτρο της αταξίας της. Και οι νόμοι της θερμοδυναμικής λένε ότι η εντροπία μπορεί μόνο να αυξηθεί, ποτέ να μειωθεί. Υπάρχει μια βαθιά σύνδεση μεταξύ των μαύρων τρυπών και της θερμοδυναμικής. Το θεώρημα βασικά λέει ότι αν έχετε δύο μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται για να σχηματίσουν μια μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, η συνολική επιφάνεια της τελικής μαύρης τρύπας πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση, αλλά πιθανώς μεγαλύτερη, από το άθροισμα των αρχικών επιφανειών.

Τώρα, για πρώτη φορά, οι ερευνητές έχουν ακριβείς μετρήσεις που το αποδεικνύουν.

Οι παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν επίσης μια διάσημη ιδέα για τις μαύρες τρύπες που ονομάζεται θεώρημα «χωρίς τρίχες». Αυτή η πρόβλεψη μας λέει ότι οι μαύρες τρύπες είναι θεμελιωδώς απλά αντικείμενα χωρίς «μπιχλιμπίδια» . Μπορούν να περιγραφούν μόνο με δύο αριθμούς: την μάζα και το σπιν τους. Όλες οι μαύρες τρύπες με την ίδια μάζα και ίδιο σπιν πρέπει να είναι εντελώς πανομοιότυπες. Το σύνολο των πληροφοριών σχετικά με το τι έπεσε στη μαύρη τρύπα – οι «τρίχες» – χάνονται πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων.«Επειδή μπορούν να περιγραφούν μόνο με δύο αριθμούς, αυτό σημαίνει ότι όλα όσα μπορείτε να μετρήσετε γι’ αυτές πρέπει να περιγράφονται από αυτούς τους δύο αριθμούς», λέει η Κατερίνα Χατζηιωάννου

https://kchatziioannou.github.io/

, φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και συν-συγγραφέας της νέας δημοσίευσης. «Αυτό το σήμα μας επέτρεψε, για πρώτη φορά, να μετρήσουμε κάτι που μπορεί να περιγραφεί από αυτούς τους αριθμούς».Το σήμα του βαρυτικού κύματος έδειξε ότι το αντικείμενο που απομένει μετά τη σύγκρουση ταιριάζει ακριβώς σε μια θεωρητική κατασκευή γνωστή ως μετρική Kerr, η οποία περιγράφει μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα στο πλαίσιο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.Σύμφωνα με τους θεωρητικούς φυσικούς, «αν βρίσκαμε κάποια ένδειξη παραβίασης είτε του θεωρήματος εμβαδού είτε της λύσης Kerr, τότε μία ή και οι δύο υποθέσεις θα έπρεπε να αλλάξουν. Με άλλα λόγια, είτε η γενική σχετικότητα θα έπρεπε να τροποποιηθεί, είτε τα αντικείμενα που μελετήθηκαν δεν ήταν μαύρες τρύπες».

Υπολογίζοντας τις επιφάνειες δύο μαύρων τρυπών πριν συγχωνευθούν και την επιφάνεια της προκύπτουσας μαύρης τρύπας, οι φυσικοί επαλήθευσαν το θεώρημα εμβαδού του ορίζοντα των γεγονότων μαύρης τρύπας, που διατυπώθηκε από τον Stephen Hawking.

Οι μαύρες τρύπες που προκάλεσαν το βαρυτικό κύμα της 14ης Ιανουαρίου 2025, είχαν σχεδόν τις ίδιες μάζες με εκείνες που παρήγαγαν το πρώτο συμβάν LIGO, που εντοπίστηκε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015. Ωστόσο, μετά από δέκα χρόνια οι βελτιώσεις των ανιχνευτών LIGO τους έχουν κάνει τρεις φορές πιο ευαίσθητους. Έτσι, το νέο σήμα ξεχώριζε πολύ πιο καθαρά, με λόγο σήματος προς θόρυβο 80. Κι αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να το εξετάσουν με πρωτοφανή λεπτομέρεια.

Εκτός από το όνομά τους οι μαύρες τρύπες οφείλουν στον John Wheeler και το ρητό που λέει: ότι «οι μαύρες τρύπες δεν έχουν τρίχες!», (για την ακρίβεια η εικασία no-hair διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τους John Wheeler και Remo Ruffini τo 1971 στο Physics Today). Αυτό που ήθελε να πει o Wheeler με το ότι «δεν έχουν τρίχες» ήταν ότι οι μαύρες τρύπες δεν έχουν κάποια παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά, όπως εξογκώματα, ανομοιομορφίες κ.λπ. Όταν μια μαύρη τρύπα σχηματίζεται από την κατάρρευση ενός άστρου, ο ορίζοντας καταλήγει σε ένα τέλειο σφαιρικό σχήμα χωρίς κανένα χαρακτηριστικό. Οι μαύρες τρύπες χαρακτηρίζονται από την μάζα, την στροφορμή και το ηλεκτρικό φορτίο τους.

διαβάστε περισσότερα:
1. New Black Hole Measurements Show More Ways Stephen Hawking and Albert Einstein Were Right – https://www.scientificamerican.com/article/best-yet-measurement-of-merging-black-holes-confirms-einstein-hawking-and/
2. Landmark Black Hole Test Marks Decade of Gravitational-Wave Discoveries – https://physics.aps.org/articles/v18/160
3. Strongest black hole collision yet confirms theories of Einstein, Hawking – https://www.science.org

Το επεξεργάστηκε Νοέμβριος 12 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Γιγάντια μαύρη τρύπα από την εποχή του «κοσμικού μεσημεριού» ανακάλυψε το James Webb.

Διαθέτει μάζα 100 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε μια αδηφάγα υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που υπήρχε κατά τη λεγόμενη περίοδο του «κοσμικού μεσημεριού», μια φάση της ιστορίας του Σύμπαντος που συνέβη περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.Η ανακάλυψη αυτή ρίχνει νέο φως στο μυστήριο του πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες καταφέρνουν να φτάνουν μάζες εκατομμυρίων ή και δισεκατομμυρίων φορές μεγαλύτερες από αυτή του Ήλιου.Η μαύρη τρύπα είναι μέρος μιας κατηγορίας αντικειμένων που το James Webb έχει αρχίσει να εντοπίζει στα πρώιμα στάδια του Σύμπαντος γνωστών ως «μικρές κόκκινες κουκκίδες» (little red dots), μυστηριώδη στίγματα φωτός που έγιναν ορατά μόνο χάρη στο ισχυρό υπέρυθρο μάτι του πανίσχυρου διαστημικού τηλεσκοπίου.Ωστόσο με μάζα περίπου 100 εκατομμύρια φορές αυτήν του Ήλιου δεν υπάρχει τίποτα “μικρό” σε αυτή τη μαύρη τρύπα. Η ερευνητική ομάδα της έδωσε το ψευδώνυμο BiRD, από τα αρχικά του «Big Red Dot» (Μεγάλη Κόκκινη Κουκκίδα).

Ένα κρυμμένο κοσμικό τέρας

Οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν φως, αφού παγιδεύουν κάθε ακτινοβολία λόγω της τρομερής βαρύτητας τους. Όταν όμως περιβάλλονται από υλικό που καταβροχθίζουν, το αέριο αυτό θερμαίνεται και εκπέμπει έντονη ακτινοβολία, δημιουργώντας ένα κβάζαρ, ένα από τα πιο λαμπρά κοσμικά αντικείμενα στο Σύμπαν.Το φως από το BiRD ταξιδεύει προς τη Γη για 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Το αντικείμενο εντοπίστηκε κοντά σε ένα ήδη γνωστό κβάζαρ, το J1030+0524, που βρίσκεται 12,5 δισ. έτη φωτός μακριά. Η περιοχή αυτή του ουρανού έχει μελετηθεί εκτενώς από ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας (INAF).Κατά την ανάλυση εικόνων και φασμάτων από το όργανο NIRCam του James Webb η ομάδα παρατήρησε μια ασυνήθιστα φωτεινή υπέρυθρη πηγή που δεν είχε εμφανιστεί ποτέ σε προηγούμενα δεδομένα ακτίνων Χ ή ραδιοκυμάτων. «Στο κατάλογο των πηγών του πεδίου εντοπίσαμε το BiRD: ένα φωτεινό, σημειακό αντικείμενο, που όμως δεν ήταν αστέρι και δεν υπήρχε στους καταλόγους ακτίνων Χ ή ραδιοκυμάτων» αναφέρει η Φεντερίκα Λοϊάκονο, επικεφαλής της ομάδας του INAF.Η φασματοσκοπική ανάλυση αποκάλυψε χαρακτηριστικές γραμμές υδρογόνου — ένδειξη ιονισμένου υδρογόνου — καθώς και γραμμές ηλίου. Αυτά τα «δακτυλικά αποτυπώματα» των στοιχείων επέτρεψαν στους επιστήμονες να υπολογίσουν την απόσταση και τη μάζα του αντικειμένου. «Από το φάσμα μπορέσαμε να εκτιμήσουμε τη μάζα της κεντρικής μαύρης τρύπας: περίπου 100 εκατομμύρια ηλιακές μάζες», πρόσθεσε η Λοϊάκονο.

Οι μυστηριώδεις κουκκίδες

Τα little red dots (LRDs) είναι πολύ συμπαγή αντικείμενα με παράξενες φασματικές ιδιότητες. Υπάρχουν αρκετές θεωρίες για το τι ακριβώς είναι. Ίσως πρόκειται για «μαύρες τρύπες-άστρα» (black hole stars), μια προτεινόμενη νέα κατηγορία ουράνιων σωμάτων. Ίσως είναι «σπόροι» υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, δηλαδή πρώιμα στάδια στη δημιουργία τους.Το παράδοξο είναι ότι αν όντως πρόκειται για μαύρες τρύπες που τρέφονται, θα έπρεπε να εκπέμπουν ισχυρή ακτινοβολία Χ, κάτι που δεν παρατηρείται ούτε στο BiRD ούτε στα υπόλοιπα LRDs. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι αυτές οι μαύρες τρύπες είναι περιβεβλημένες από πυκνά νέφη σκόνης και αερίου που απορροφούν τις ακτίνες Χ, επιτρέποντας μόνο στο υπέρυθρο φως να διαφεύγει — ακριβώς το φως που ανιχνεύει το James Webb.

Ένα νέο κομμάτι στο παζλ των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών

Μέχρι το BiRD, μόνο δύο άλλες μικρές κόκκινες κουκκίδες με παρόμοιο φάσμα είχαν ανακαλυφθεί σε αυτή την κοσμική απόσταση. «Συγκρίνοντας τα χαρακτηριστικά τους —τις γραμμές εκπομπής, την απορρόφηση, τη μάζα της μαύρης τρύπας και την πυκνότητα του αερίου— βρήκαμε έντονες ομοιότητες. Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το BiRD ανήκει στην ίδια οικογένεια με τα little red dots» εξηγεί η Λοϊάκονο.Η ανακάλυψη αυτή υποδηλώνει ότι τα LRDs ήταν ακόμα πολυάριθμα κατά το κοσμικό μεσημέρι, ενώ προηγουμένως πιστευόταν ότι είχαν εξαφανιστεί σε εκείνη την εποχή (περίπου 11 δισ. χρόνια πριν). «Η πρόκληση τώρα είναι να μελετήσουμε περισσότερα κοντινά LRDs, ώστε να αποκτήσουμε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα. Το JWST άνοιξε ένα εντελώς νέο σύνορο στην εξωγαλαξιακή αστροφυσική, αποκαλύπτοντας αντικείμενα των οποίων την ύπαρξη δεν φανταζόμασταν καν και είμαστε μόλις στην αρχή αυτής της περιπέτειας» κατέληξε η Λοϊάκονο. Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Astronomy & Astrophysics».

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2031957/gigantia-mayri-trypa-apo-tin-epochi-toy-kosmikoy-mesimerioy-anakalypse-to-james-webb/

[Δροσος Γεωργιος]

Ένα δευτερόλεπτο μετά τη γέννηση του Σύμπαντος εμφανίστηκαν άστρα κανίβαλοι και μαύρες τρύπες.

Μια νέα ανατρεπτική αλλά και άκρως εντυπωσιακή κοσμολογική θεωρία.

Διεθνής ομάδα επιστημόνων με μελέτη της στην επιθεώρηση «Physical Review D» υποστηρίζει ότι αμέσως μόλις συνέβη η Μεγάλη Έκρηξη, το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν, σχηματίστηκαν εξωτικά άστρα και μαύρες τρύπες.Οι ερευνητές κάνουν λόγο για εμφάνιση στο πρώτο κιόλας δευτερόλεπτο της Μεγάλης Έκρηξης μιας πιθανής φάσης πρωταρχικής κυριαρχίας της ύλης όπου οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων μπορεί να οδήγησαν στον σχηματισμό των πρώτων συμπαγών κοσμικών αντικειμένων του Σύμπαντος.Λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν ακόμη υπάρξουν τα πρώτα άτομα, μικροσκοπικά σωματίδια μπορεί να συσσωρεύτηκαν σε άλω υλικής ύλης, οι οποίες στη συνέχεια κατέρρευσαν και σχημάτισαν τις πρώιμες μαύρες τρύπες, τα άστρα μποζονίων και τα λεγόμενα «άστρα κανίβαλοι».Βασισμένη στην ιδέα ορισμένων κοσμολογικών μοντέλων ότι το νεογέννητο Σύμπαν πέρασε μια βραχύβια φάση, την αποκαλούμενη Πρώιμη Περίοδο Κυριαρχίας της Ύλης (Early Matter-Dominated Era, EMDE), η ομάδα διερεύνησε πώς τα σωματίδια ενδέχεται να αλληλεπιδρούσαν τότε. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις θα μπορούσαν να έχουν παράγει μια απροσδόκητα μεγάλη ποικιλία κοσμικών δομών. Σύμφωνα με τη μελέτη, ακόμη και στα πρώτα, φευγαλέα δευτερόλεπτα του, το Σύμπαν ίσως ήδη φιλοξενούσε εξαιρετικά περίπλοκες φυσικές διεργασίες.

Αμέσως μετά τον πληθωρισμό: Τι συνέβη στη συνέχεια

Οι πρόσφατες εξελίξεις στην κοσμολογία έχουν επιτρέψει την αναλυτική ανασύνθεση της ιστορίας του Σύμπαντος, από τη ραγδαία αρχική διαστολή – γνωστή ως πληθωρισμός – έως τη πρωταρχική νουκλεοσύνθεση, τον σχηματισμό των πρώτων πυρήνων βαρύτερων από το υδρογόνο, ο οποίος συνέβη 10 δευτερόλεπτα έως 20 λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Όμως η ενδιάμεση περίοδος παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη.Όπως εξηγούν οι συγγραφείς: «Μια ενδιαφέρουσα πιθανότητα είναι ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος η ύλη κυριάρχησε προσωρινά στο Σύμπαν.» Σε αυτό το σενάριο άλω ύλης μπορούν να σχηματιστούν φυσικά. Επιπλέον, αν τα σωματίδια μπορούσαν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, τότε οι αλληλεπιδράσεις αυτές μπορούν να οδηγήσουν σε θερμοβαρυτική κατάρρευση, παράγοντας συμπαγή αντικείμενα όπως μαύρες τρύπες και άλλες εξωτικές δομές.

Παράξενες δομές στην αυγή του Σύμπαντος

Μεταξύ αυτών των συμπαγών αντικειμένων, οι ερευνητές προτείνουν ότι θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί τα άστρα κανίβαλοι. Πρόκειται για που άστρα μοιάζουν με τα συμβατικά άστρα με τη διαφορά ότι αντί για πυρηνική σύντηξη η ενέργειά τους προέρχεται από αυτο-εξολόθρευση των σωματιδίων.Την ίδια στιγμή, σημειώνουν οι συγγραφείς, μπορεί επίσης να είχαν σχηματιστεί άστρα μποζονίων, όπου η κβαντική φύση των σωματιδίων στηρίζει το άστρο. Αυτά τα άστρα πιθανότατα υπήρξαν μόνο για λίγα δευτερόλεπτα στο νεογέννητο Σύμπαν, πριν καταρρεύσουν σε πρωταρχικές μαύρες τρύπες (PBHs). Εναλλακτικά, οι PBHs θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί απευθείας από την κατάρρευση των άλω ύλης.

Νέες υποθέσεις για τις πρωταρχικές μαύρες τρύπες

Σύμφωνα με τη μελέτη οι άλω ύλης που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια μιας EMDE είχαν σχετικά μικρές μάζες (μικρότερες από 10²⁸ γραμμάρια) και μετά τη θερμοβαρυτική κατάρρευση θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει ακόμη μικρότερες πρωταρχικές μαύρες τρύπες.Χρησιμοποιώντας ένα απλοποιημένο θεωρητικό μοντέλο οι ερευνητές έδειξαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις οι PBHs μπορεί να υπερπαραχθούν παραβιάζοντας παρατηρησιακούς περιορισμούς σε άλλες, PBHs με μάζα αστεροειδών θα μπορούσαν να σχηματιστούν πιθανώς εξηγώντας όλη τη σκοτεινή ύλη στο Σύμπαν. Τέλος κάποιες PBHs μπορεί να εξατμιστούν γρήγορα εξαφανιζόμενες πριν από την πρωταρχική νουκλεοσύνθεση δηλαδή πριν τον σχηματισμό ελαφρών ατόμων όπως το υδρογόνο και το ήλιο.

Νέες προοπτικές για το Σύμπαν

Τα αποτελέσματα ανοίγουν και ευρύτερες προοπτικές. Όπως καταλήγουν οι συγγραφείς: «Θα είχε ενδιαφέρον να εξερευνηθεί ο σχηματισμός κανιβάλων άστρων και άστρων μποζονίων στο σημερινό Σύμπαν μέσω της κατάρρευσης άλω αυτο-αλληλεπιδρούσας σκοτεινής ύλης. Επιπλέον, αν και πιο εικαστικό, η μελέτη του σχηματισμού άστρων και της προσαύξησης μάζας σε απλά σωματιδιακά μοντέλα μπορεί να προσφέρει νέες γνώσεις για τις πολύπλοκες αστροφυσικές διεργασίες που διαμορφώνουν το Σύμπαν μας».

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2034369/ena-deyterolepto-meta-ti-gennisi-toy-sympantos-emfanistikan-astra-kanivaloi-kai-mayres-trypes/

[Δροσος Γεωργιος]

To James Webb είδε την τεράστια μαύρη τρύπα του γαλαξία μας να φλέγεται (βίντεο)

Εντυπωσιακές παρατηρήσεις από εξωτικά κοσμικά φαινόμενα.

Αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για να παρατηρήσουν εκλάμψεις από τον Τοξότη Α*, την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας που έχει μάζα περίπου 4 εκατ. φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.Η νέα μοντελοποίηση αυτών των παρατηρήσεων μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς οι μαύρες τρύπες παράγουν αυτές τις εκλάμψεις και να αποκαλύψει τον ρόλο των μαγνητικών πεδίων στη διαμόρφωση της ύλης γύρω από αυτά τα κοσμικά μεγαθήρια. Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε για πρώτη φορά εκλάμψεις από τον Τοξότη Α* στο μέσο υπέρυθρο φάσμα. Οι εκλάμψεις έχουν παρατηρηθεί τακτικά σε κοντινό υπέρυθρο και σε άλλα μήκη κύματος φωτός με κάθε παρατήρηση να δίνει διαφορετική εικόνα της ίδιας έκλαμψης.Αυτό συμβαίνει επειδή οι αλλαγές που υφίσταται μια εκλάμψη μιας μαύρης τρύπας μετά την εκτόξευσή της και πριν εξασθενήσει δεν εμφανίζονται σε όλα τα μήκη κύματος. Έτσι οι παρατηρήσεις μιας έκλαμψης σε διαφορετικά μήκη κύματος βοηθούν στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών εκτόξευσης και των χρονικών κλιμάκων εξέλιξής της.Μέχρι πρόσφατα όμως, οι παρατηρήσεις στο μέσο υπέρυθρο ήταν ένα κενό σε αυτό το κοσμικό παζλ. Οι νέες παρατηρήσεις του James Webb που μελέτησε και μοντελοποίησε η ερευνητική ομάδα γεφυρώνουν αυτό το κενό στο φάσμα των εκλάμψεων του Sgr A* ανάμεσα στο υπέρυθρο και τα ραδιοκύματα.«Τα δεδομένα στο μέσο υπέρυθρο είναι συναρπαστικά γιατί χάρη στα νέα δεδομένα του James Webb μπορούμε να καλύψουμε το κενό μεταξύ των ραδιοκυμάτων και του κοντινού υπέρυθρου που μέχρι τώρα ήταν μια ‘τεράστια τρύπα’ στο φάσμα του Toj;oth A*. Από τη μια η έκλαμψη στο μέσο υπέρυθρο μοιάζει με μια τυπική κοντινή υπέρυθρη έκλαμψη οπότε τώρα γνωρίζουμε ότι οι εκλάμψεις συμβαίνουν και σε αυτό το φάσμα και αυτό δεν είναι καθόλου αυτονόητο,γιατί για παράδειγμα η ραδιομεταβλητότητα φαίνεται πολύ διαφορετική και δεν βλέπουμε εμφανείς κορυφές εκλάμψεων στη φωτεινότητα» λέει ο Σεμπαστιάνο φον Φέλλενμπεργκ από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Ραδιοαστρονομία στη Βόννη της Γερμανίας,Επιπλέον για πρώτη φορά η ομάδα παρατήρησε την πηγή σε τέσσερα διαφορετικά μήκη κύματος ταυτόχρονα με ένα όργανο επιτρέποντάς τους να μετρήσουν τον λεγόμενο φασματικό δείκτη στο μέσο υπέρυθρο.

Η ενέργεια

Οι μαύρες τρύπες έχουν ένα μοναδικό χαρακτηριστικό, την περιοχή που ονομάζεται «ορίζοντας γεγονότων» όπου η βαρυτική επίδραση είναι τόσο ισχυρή που ούτε το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει.Ωστόσο, η κεντρική υπερμεγέθης μαύρη τρύπα του γαλαξία μας εκπέμπει τακτικά εκλάμψεις φωτός. Η αιτία αυτών των αποβολών ενέργειας δεν είναι πλήρως γνωστή αλλά οι προσομοιώσεις υποδεικνύουν ότι μπορεί να οφείλονται σε αλληλεπιδράσεις των γύρω μαγνητικών πεδίων. Όταν οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου συνδέονται απελευθερώνεται τεράστια ποσότητα ενέργειας, η οποία με τη σειρά της εκλύει ακτινοβολία σύγχροτρον, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα που εκπέμπεται από φορτισμένα σωματίδια,.Η αλλαγή του φασματικού δείκτη του Τοξότη A* κατά τη διάρκεια της εκλάμψης αποκάλυψε στην ομάδα ότι συμβαίνει «συγχροτρονική ψύξη» γύρω από την τρύπα. Η συγχροτρονική ψύξη συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια υψηλής ταχύτητας χάνουν ενέργεια εκπέμποντας την εν λόγω ακτινοβολία η οποία τροφοδοτεί τις παρατηρούμενες εκπομπές στο μέσο υπέρυθρο.Ο φον Φέλλενμπεργκ εξήγησε ότι χωρίς παρατηρήσεις υψηλής ευαισθησίας σε πολλαπλά μήκη κύματος αυτή η συμπεριφορά δεν είχε επιβεβαιωθεί πριν. «Το ενδιαφέρον είναι ότι η ταχύτητα αυτής της ψύξης εξαρτάται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου, και τώρα μπορούμε να την μετρήσουμε για την εκάστοτε εκλάμψη.»Η νέα μέθοδος προσδιορισμού της έντασης του μαγνητικού πεδίου είναι ιδιαίτερα χρήσιμη καθώς είναι «καθαρή», χωρίς να απαιτούνται πολλές παραδοχές, κάτι σημαντικό για θεωρητικά μοντέλα του Sgr A* όπου η ένταση του μαγνητικού πεδίου είναι κρίσιμη.Οι επιστήμονες τόνισαν ότι αυτές οι παρατηρήσεις δεν θα ήταν δυνατές χωρίς το JWST και ιδιαίτερα τη λειτουργία Μέσης Ανάλυσης Φασματογράφου (MRS) του Οργάνου Μέσου Υπέρυθρου (MIRI). Όπως εξήγησε ο φον Φέλλενμπεργκ, «Για να επιτευχθεί τόσο υψηλή ευαισθησία στο μέσο υπέρυθρο, χρειάζεται να πάμε στο διάστημα, καθώς η ατμόσφαιρα παρεμβαίνει στις επίγειες παρατηρήσεις σε αυτό το μήκος κύματος. Επιπλέον, το MIRI/MRS είναι το πρώτο όργανο που δίνει τόσο ευρύ φάσμα για τον Sgr A*, κάτι απαραίτητο για τη μέτρηση του φασματικού δείκτη, οπότε πρόκειται για διπλό πλεονέκτημα!»

Καλλιτεχνική απεικόνιση των εκλάμψεων στον Τοξότη Α

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2040043/to-james-webb-eide-ti-terastia-mayri-trypa-toy-galaxia-mas-na-flegetai-vinteo/

Το επεξεργάστηκε Δεκέμβριος 1 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Υπάρχουν κβαντικές μαύρες τρύπες που εξατμίζονται «ακαριαία»;

Το πείραμα CMS, χρησιμοποιώντας και τεχνητή νοημοσύνη, αναζήτησε μικροσκοπικές κβαντικές μαύρες τρύπες που εξατμίζονται στιγμιαία.Οι μαύρες τρύπες που ψάχνουν οι αστροφυσικοί είναι οι «κλασικές» μαύρες τρύπες, αυτές που προκύπτουν όταν πεθαίνουν τα άστρα καθώς καταρρέουν βαρυτικά ή τις υπερμαζικές μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών. Υπάρχουν όμως ορισμένες θεωρίες, σύμφωνα με τις οποίες το σύμπαν μας μπορεί να διαθέτει περισσότερες από τις τρεις γνωστές χωρικές διαστάσεις (ύψος, μήκος, πλάτος), ανοίγοντας έτσι την πιθανότητα ενός εντελώς διαφορετικού είδους μαύρων τρυπών (Arkani-Hamed–Dimopoulos–Dvali και Randall–Sundrum). Των μικροσκοπικών-κβαντικών μαύρων τρυπών που «εξατμίζονται» σχεδόν ακαριαία, εκπέμποντας ακτινοβολία Hawking, απελευθερώνοντας μια χαρακτηριστική έκρηξη σωματιδίων που θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν ανιχνευτές όπως το CMS στο CERN.Για να ελέγξει αυτή την πιθανότητα, το πείραμα CMS πραγματοποίησε μία από τις πιο ολοκληρωμένες αναζητήσεις μικροσκοπικών μαύρων τρυπών μέχρι σήμερα, καθώς και άλλων εξωτικών φαινομένων. Η έρευνα χρησιμοποιεί τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το 2016 έως το 2018, όταν στον LHC πραγματοποιήθηκαν συγκρούσεις δεσμών πρωτονίων με ενέργειες 13 TeV (ως προς το κέντρο μάζας). Το σύνολο των δεδομένων περιέχει περισσότερα από 1016 γεγονότα συγκρούσεων.Κατά την ανάλυση τέτοιων συνόλων δεδομένων με τεράστιο αριθμό γεγονότων, είναι πιθανόν να δούμε στοιχεία που ταιριάζουν με μια νέα θεωρία. Στην απεικόνιση τέτοιων συμβάντων – όπως για παράδειγμα σ’ αυτό που βλέπουμε στην παρακάτω εικόνα – εμφανίζονται σωματίδια υψηλής ενέργειας (πίδακες), που ταιριάζουν με τα προϊόντα από την εξάτμιση μιας μικροσκοπικής μαύρης τρύπας. Θα μπορούσε επίσης να είναι κάτι πιο συνηθισμένο – όπως μια «κανονική» σύγκρουση που τυχαία παράγει ένα ασυνήθιστο μοτίβο που μοιάζει με νέα φυσική. Επομένως, πρέπει να εξετάσουμε την στατιστική των δεδομένων μας για να δούμε αν έχουμε περισσότερα γεγονότα τέτοιου είδους, σε σχέση με αυτά που αναμένονται μόνο από τις διεργασίες «υποβάθρου».Η ανάλυση των δεδομένων, με την βοήθεια μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης, δεν ανέδειξε στοιχεία που αποδεικνύουν την δημιουργία μικροσκοπικών μαύρων τρυπών. Αλλά η αναζήτηση έθεσε τα πιο αυστηρά ανώτατα όρια μέχρι σήμερα. Η μελέτη αποκλείει μαύρες τρύπες με μάζες κάτω από περίπου 9,0 έως 11,4 TeV, ανάλογα με το μοντέλο – επεκτείνοντας σημαντικά τα όρια σε σχέση με προηγούμενες αναζητήσεις. Για πολλά σενάρια, η παρουσία περισσότερων από δύο επιπλέον χωρικών διαστάσεων αποκλείεται με βεβαιότητα 95%.

Αυτά τα ευρήματα διευρύνουν τα όρια της κατανόησής μας για μερικά από τα πιο εξωτικά αντικείμενα του σύμπαντος. Μέσα στο πλήθος των νέων δεδομένων που αναμένονται να συλλεχθούν ενδέχεται να περιέχονται απροσδόκητες ανακαλύψεις – και ίσως μας φέρουν πιο κοντά από ποτέ στην πιθανή ανακάλυψη αυτών των φευγαλέων μυστηρίων της φύσης.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Are there quantum black holes that evaporate instantly – https://cms.cern/news/are-there-quantum-black-holes-evaporate-instantly

Ένα συμβάν που καταγράφηκε στον ανιχνευτή CMS δείχνει μια υπογραφή που συμφωνεί με την παραγωγή μιας μικροσκοπικής μαύρης τρύπας. Η μαύρη τρύπα διασπάται ακαριαία, παράγοντας σωματίδια που σχηματίζουν πίδακες – οι πορτοκαλί κώνοι (μπορείτε να δείτε αυτό το συμβάν διαδραστικά πατώντας εδώ: cms3d.web.cern)

https://cms3d.web.cern.ch/EXO-24-028/

 

Το επεξεργάστηκε Δεκέμβριος 3 ο Δροσος Γεωργιος

[Δροσος Γεωργιος]

Οι μαύρες τρύπες γεννήθηκαν μαζί με το Σύμπαν είχαν μέγεθος ενός ατόμου και μάζα όση ένα άστρο σαν τον Ήλιο.

Νέες μελέτες προσπαθούν να ρίξουν φως στην ύπαρξη των πιο μυστηριωδών διαστημικών αντικειμένων.

Πριν από λίγες μέρες διεθνής ομάδα επιστημόνων ανέφερε ότι αμέσως μόλις συνέβη η Μεγάλη Έκρηξη, το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν, σχηματίστηκαν εξωτικά άστρα και μαύρες τρύπες. Μια νέα μελέτη αναφέρει τώρα ότι αυτές οι μαύρες τρύπες είχαν μέγεθος παρόμοιο με αυτό ενός ατόμου αλλά μάζα παρόμοια ή και μεγαλύτερη από  αυτή του Ήλιου.Επιστήμονες κοιτάζοντας για κυματισμούς στον ιστό του χωροχρόνου, γνωστούς ως βαρυτικά κύματα, πιστεύουν ότι μπορεί να έχουν βρει τα ίχνη αυτών των πρωταρχικών μαύρων τρυπών που ανήκαν στον νανόκοσμο όσον αφορά το μέγεθος τους αφού ήταν πιθανώς μικρότερες και από ένα άτομο αλλά στο μεγάκοσμο όσον αφορά την μάζα τους αφού είχαν μάζα παρόμοια με ένα άστρο σαν τον Ήλιο.Στις 12 Νοεμβρίου, το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων LIGO στις ΗΠΑ και ο ευρωπαϊκός αντίστοιχος οργανισμός VIRGO ανίχνευσαν ένα ασυνήθιστο σήμα από το βαθύ Διάστημα. Το βαρυτικό κύμα φαινόταν να προέρχεται από συγκρούσεις μαύρων τρυπών αλλά ήταν πολύ μικρότερο από οποιαδήποτε γνωστή μαύρη τρύπα. Εάν δεν ήταν σφάλμα η μόνη πιθανότητα που απομένει είναι ότι τα αντικείμενα που παράγουν αυτούς τους αμυδρούς κυματισμούς είναι οι πολυπόθητες πρωταρχικές μαύρες τρύπες.Όταν εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα όπως οι μαύρες τρύπες συγχωνεύονται σπειροειδώς προσεγγίζουν το ένα το άλλο με τέτοια δύναμη που δημιουργεί κυματισμούς στον ιστό του χωροχρόνου. Αυτά τα βαρυτικά κύματα επιτρέπουν στους επιστήμονες στη Γη να «ακούσουν» τους κοσμικούς σεισμούς που παράγονται από αυτές τις συγκρούσεις ακόμη και όταν συμβαίνουν δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από εμάς.

Η ανακάλυψη

Χρησιμοποιώντας τα δύο παρατηρητήρια οι επιστήμονες ανίχνευσαν ένα σήμα στις 12 Νοεμβρίου από ένα αντικείμενο μικρότερο σε μάζα από τον Ήλιο. Οι μαύρες τρύπες συνήθως σχηματίζονται όταν αστέρια πολύ μεγαλύτερα από τον Ήλιο εξαντλούν τα καύσιμά τους και καταρρέουν συμπιέζοντας τον πυρήνα τους σε ένα πυκνό σημείο.Ωστόσο κάποιοι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί άμεσα από υπερπυκνές περιοχές της αποκαλούμενης «βραστής σούπας ύλης» που γέμιζε το Σύμπαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σήμα μπορεί να προκλήθηκε από τη συγχώνευση δύο πρωταρχικών μαύρων τρυπών κάτι που θα εξηγούσε γιατί το βαρυτικό κύμα προέρχεται από τόσο μικρά αλλά πυκνά αντικείμενα.Οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες είναι μικροσκοπικά κομμάτια υπερπυκνής ύλης, όπως οι κανονικές μαύρες τρύπες αλλά μικρότερες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορεί να σχηματίστηκαν στην αρχή του Σύμπαντος αντί να προέλθουν από καταρρέοντα άστρα. Οι αρχικές τους μάζες θα μπορούσαν να κυμαίνονται από 100.000 φορές μικρότερες από έναν συνδετήρα έως 100.000 φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο.Δεν έχουμε ακόμα αποδείξεις για την ύπαρξή τους, αλλά μπορεί να αποτελούν μέρος της σκοτεινής ύλης που συνθέτει μεγάλο μέρος της μάζας του Σύμπαντος. «Εάν αυτή η συγχώνευση επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να αποτελέσει την απόδειξη για την ύπαρξη ενός πληθυσμού πρωταρχικών μαύρων τρυπών» ανέφερε ο Δρ. Κρίστοφερ Μπέρι, μέλος του LIGO στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης.

Η αμφιβολία

Ωστόσο οι επιστήμονες εξακολουθούν να ζητούν προσοχή και λένε ότι δεν μπορούμε ακόμη να πούμε με βεβαιότητα αν πρόκειται όντως για πρωταρχική μαύρη τρύπα. Οι ερευνητές από τις συνεργασίες LIGO και VIRGO έχουν προσδιορίσει ένα «ρυθμό ψευδούς συναγερμού» για αυτή την ανίχνευση περίπου μία φορά κάθε τέσσερα χρόνια. Αυτό δεν θα ήταν κακό για μια κανονική συγχώνευση μαύρων τρυπών, αλλά για ένα εξαιρετικά σπάνιο γεγονός όπως αυτό, είναι πολύ υψηλό για να είναι οι ερευνητές υπερβολικά σίγουροι.Η καλύτερη πιθανή απόδειξη ότι είναι πραγματικό θα ήταν να εντοπίσουν οι ανιχνευτές ένα ακόμη σήμα στο μέλλον. Με τις μεγάλες αναβαθμίσεις που σχεδιάζονται για τους ανιχνευτές LIGO και VIRGO, η ελπίδα είναι ότι αυτό θα μπορούσε σύντομα να γίνει πραγματικότητα. Η δρ Κρούν λέει: «Εάν είναι πραγματικό, θα δούμε πολλά, πολλά περισσότερα τέτοια γεγονότα που μπορούμε να μελετήσουμε, οπότε θα μάθουμε όλο και περισσότερα γι’ αυτό».

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2041671/oi-mayres-trypes-gennithikan-mazi-me-to-sympan-eichan-megethos-enos-atomoy-kai-maza-osi-ena-astro-san-ton-ilio/

[Δροσος Γεωργιος]

Πρωτοφανής έκρηξη σε τεράστια μαύρη τρύπα προκαλεί τρομερή κοσμική θύελλα με σούπερ ανέμους.

Εκτοξεύτηκε υλικό από την έκρηξη με ταχύτητες δεκάδων χιλιάδων χλμ./ώρα.

Διαστημικά τηλεσκόπια κατέγραψαν μια πρωτοφανή έκρηξη σε μια τεράστια μαύρη τρύπα με μάζα 30 εκατ. φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Μέσα σε λίγες ώρες από την έκρηξη, προκλήθηκαν ισχυροί άνεμοι εκτοξεύοντας υλικό στο Διάστημα με ταχύτητες 60,000 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο.Η γιγάντια μαύρη τρύπα βρίσκεται μέσα στο σπειροειδή γαλαξία NGC 3783. Όπως περιγράφεται σε σχετική ανακοίνωση του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, οι αστρονόμοι εντόπισαν μια φωτεινή έκλαμψη ακτίνων Χ να εκρήγνυται από τη μαύρη τρύπα πριν εξασθενίσει γρήγορα. Καθώς εξασθενούσε, όμως, εμφανίστηκαν ισχυροί άνεμοι, που έτρεχαν με το ένα πέμπτο της ταχύτητας του φωτός.«Δεν έχουμε ξαναδεί μαύρη τρύπα να δημιουργεί ανέμους με τόσο μεγάλη ταχύτητα», επισημαίνει ο επικεφαλής ερευνητής Λίγι Γκου, από τον Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας της Ολλανδίας. «Για πρώτη φορά είδαμε πώς μια γρήγορη έκρηξη φωτός ακτίνων Χ από μια μαύρη τρύπα πυροδοτεί αμέσως ανέμους με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα, οι οποίοι σχηματίζονται σε μόλις μία ημέρα», προσθέτει.Το φαινόμενο προσφέρει νέα άγνωστα μέχρι σήμερα στοιχεία για τους μηχανισμούς των μαύρων τρυπών που αποτελούν τα πιο μυστηριώδη και εξωτικά διαστημικά αντικείμενα που παρέμεναν μέχρι πριν από λίγα χρόνια αθέατα από τους επιστήμονες που προσέγγιζαν μόνο θεωρητικά την ύπαρξη και λειτουργία τους στο Σύμπαν αλλά ο στόλος των διαστημικών τηλεσκοπίων, η αναβάθμιση των επίγειων τηλεσκοπίων και μια σειρά από νέες τεχνικές παρατήρησης του Διαστήματος αποκαλύπτουν σιγά σιγά τον κόσμο αυτών των σωμάτων.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της έκρηξης στη τεράστια μαύρη τρύπα που δημιούργησε τους ανέμους

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2044563/protofanis-ekrixi-se-terastia-mayri-trypa-prokalei-tromeri-kosmiki-thyella-me-soyper-anemoys/

 

 

 

 

Εντοπίστηκε μια «μαμούθ» έκρηξη ακτίνων γάμμα (βίντεο)

Είχε διάρκεια επτά ωρών και είναι η μεγαλύτερη που γνωρίζουμε.

Αστρονόμοι εντόπισαν τη μεγαλύτερης διάρκειας έκρηξη ακτίνων γάμμα που έχει καταγραφεί ποτέ, μια κοσμική έκρηξη που διήρκεσε επτά ώρες και προσδιορίστηκε ότι ίσως προκλήθηκε από μια μαύρη τρύπα που κατέστρεψε ένα άστρο.Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα θεωρούνται οι ισχυρότερες κοσμικές εκρήξεις στο Σύμπαν όμως όταν η έκρηξη που έλαβε την κωδική ονομασία GRB 250702B εντοπίστηκε στις 2 Ιουλίου 2025 από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Ακτίνων Γάμμα Fermi της NASA ξεχώρισε αμέσως ανάμεσα στις περίπου δεκαπέντε χιλιάδες κοσμικές εκρήξεις που έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Η έκρηξη πιθανόν να ήταν το αποτέλεσμα μιας μαύρης τρύπας ενδιάμεσης μάζας που κατάπινε ένα άστρο.Αυτή η έκρηξη είναι η μεγαλύτερη που έχει καταγραφεί ποτέ με καμία άλλη να πλησιάζει καν τη διάρκεια των επτά ωρών της. Επιπλέον η GRB 250702B παρουσίασε επαναλαμβανόμενες εκρήξεις που επέκτειναν τη διάρκειά της σε αρκετές ημέρες. Επειδή οι περισσότερες εκρήξεις ακτίνων γάμμα διαρκούν μόνο λίγα λεπτά η GRB 250702B παρείχε στους αστρονόμους μια μοναδική ευκαιρία μελέτης ενός τέτοιου φαινομένου. Πιστεύουν επίσης ότι αποτελεί έναν εντελώς νέο τύπο κοσμικής έκρηξης.«Το αρχικό κύμα ακτίνων γάμμα διήρκεσε τουλάχιστον επτά ώρες, σχεδόν διπλάσια διάρκεια από την προηγούμενη μεγαλύτερη έκρηξη και εντοπίσαμε και άλλες ασυνήθιστες ιδιότητες. Πρόκειται σίγουρα για ένα ξέσπασμα διαφορετικό από οποιοδήποτε έχουμε δει τα τελευταία πενήντα χρόνια» δήλωσε η Ελίζα Νέιτς από το Πανεπιστήμιο Τζορτζ Ουάσινγκτον και το Διαστημικό Κέντρο Goddard της NASA.Ακολουθώντας τον αρχικό εντοπισμό από το Fermi οι αστρονόμοι στράφηκαν στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) στη Χιλή. Αυτό αποκάλυψε τη θέση προέλευσης της έκρηξης σε ένα γαλαξία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη.Μελετώντας την GRB 250702B με τρία από τα ισχυρότερα επίγεια τηλεσκόπια, ο Τζόναθαν Κάρνεϊ και η ομάδα του βρήκαν ενδείξεις για την αιτία της πρωτοφανούς έκρηξης. «Η ικανότητα γρήγορης στόχευσης των τηλεσκοπίων Blanco και Gemini είναι κρίσιμη για την καταγραφή προσωρινών φαινομένων όπως οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Χωρίς αυτή την ικανότητα, η κατανόηση μακρινών γεγονότων στον δυναμικό νυχτερινό ουρανό θα ήταν περιορισμένη» δήλωσε ο Κάρνεϊ.

Η μυστηριώδης πηγή

Η έρευνα υποδεικνύει ότι το αρχικό σήμα ακτίνων γάμμα προήλθε από μια στενή δέσμη πλάσματος που χτυπούσε σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός το γύρω αέριο και τη σκόνη. Αυτό δείχνει ότι ο γαλαξίας όπου συνέβη το φαινόμενο είναι πλούσιος σε σκόνη γύρω από το σημείο εκπομπής. Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι ο γαλαξίας που φιλοξενεί την GRB 250702B είναι πιο ογκώδης από τους γαλαξίες που συνήθως σχετίζονται με εκρήξεις ακτίνων γάμμα.Μία θεωρία υποστηρίζει ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα συμβαίνουν όταν τεράστια μπλε υπεργιγάντια άστρα καταρρέουν στο τέλος της ζωής τους, όταν γεννιέται ένα «ακραίο» άστρο νετρονίων που ονομάζεται μάγναστρο ή όταν μια μαύρη τρύπα διαμελίζει ένα άστρο σε ένα γεγονός παλιρροϊκής καταστροφής. Ωστόσο, η GRB 250702B δεν ταιριάζει πλήρως με κανένα από αυτά τα σενάρια.

 

Τα σενάρια

Οι ερευνητές εξετάζουν τρεις πιθανές εξηγήσεις για την εκτόξευση της έκρηξης. Η πρώτη περιλαμβάνει μια μαύρη τρύπα που συγκρούεται με ένα άστρο του οποίου τα εξωτερικά στρώματα υδρογόνου έχουν αφαιρεθεί και αποτελείται κυρίως από ήλιο. Η δεύτερη υποθέτει ότι ένα άστρο ή ένα μικρότερο ουράνιο σώμα όπως ένας καφέ νάνος ή ακόμη και ένας πλανήτης βρέθηκε υπό την τεράστια βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας ή ενός άστρου νετρονίων, προκαλώντας ένα μικρό, ασθενέστερο γεγονός τύπου παλιρροϊκής καταστροφής που ονομάζεται μικροπαλιρροϊκό γεγονός.Η τρίτη πιθανότητα αφορά μια μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας η οποία διαθέτει με μάζα από εκατό έως εκατό χιλιάδες ηλιακές μάζες. Αν αυτό το σενάριο είναι σωστo, τότε για πρώτη φορά θα έχουμε εντοπίσει μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας να παράγει δέσμη πλάσματος αφού έχει διαμελίσει ένα άστρο.«Αυτή η εργασία αποτελεί ένα συναρπαστικό πρόβλημα κοσμικής αρχαιολογίας, όπου ανασυνθέτουμε τις λεπτομέρειες ενός γεγονότος που συνέβη δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η αποκάλυψη αυτών των κοσμικών μυστηρίων δείχνει πόσα ακόμη μαθαίνουμε για τα πιο ακραία γεγονότα του σύμπαντος και μας υπενθυμίζει να συνεχίσουμε να φανταζόμαστε τι μπορεί να συμβαίνει εκεί έξω» εξηγεί ο Κάρνεϊ.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της τρομερής έκρηξης ακτίνων γάμμα.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2045126/entopistike-mia-mamoyth-ekrixi-aktinon-gamma-vinteo/

 

 

 

Αστρονόμοι άκουσαν τις «κραυγές» ενός άστρου που δέχεται επίθεση από δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες.

Ένα εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο που δεν βλέπουν συχνά οι επιστήμονες.

Περίπου πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια ένα πραγματικά άτυχο άστρο παγιδεύτηκε σε μια τρομακτική βαρυτική διελκυστίνδα ανάμεσα σε δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες και σήμερα βλέπουμε τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από αυτό το βίαιο γεγονός τις οποίες οι ειδικοί χαρακτηρίζουν ως «κραυγές» του άστρου. Αν επιβεβαιωθεί θα πρόκειται για το πιο μακρινό επεισόδιο που έχει παρατηρηθεί ποτέ όπου δύο μαύρες τρύπες επιτίθενται σε ένα άστρο.Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων παρουσίασε τις πολυετείς παρατηρήσεις της για την πιο αμυδρή μεταβλητή έκλαμψη ακτίνων Χ που είναι γνωστή στην επιθεώρηση «The Innovation». Η πηγή ακτίνων Χ, με την ονομασία XID 925, εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 1999 στο πλαίσιο της έρευνας Deep Field South του διαστημικού παρατηρητηρίου Chandra, της βαθύτερης και πληρέστερης έρευνας ακτίνων Χ που έχει πραγματοποιηθεί ποτέ. Έκτοτε οι αστρονόμοι την παρακολουθούσαν στενά βλέποντας αυτό που αρχικά ήταν μια φωτεινή κουκκίδα ακτινοβολίας να εξασθενεί σταδιακά, φτάνοντας τελικά μόλις στο ένα τεσσαρακοστό της αρχικής μέγιστης φωτεινότητάς της.

Αστρικά «μακαρόνια»

Μια έντονη αύξηση στις ακτίνες Χ ακολουθούμενη από μια μακρά περίοδο εξασθένισης είναι ακριβώς αυτό που περιμένουν οι αστρονόμοι από βίαια φαινόμενα που ονομάζονται γεγονότα παλιρροϊκής διατάραξης.Αυτά συμβαίνουν όταν ένα άστρο πλησιάζει υπερβολικά μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Πριν το άστρο εισέλθει στο σημείο χωρίς επιστροφή της μαύρης τρύπας, η τεράστια βαρυτική δύναμη το διαμελίζει, μια διαδικασία που συχνά αποκαλείται χαριτολογώντας «σπαγγετοποίηση», σαν το άστρο να τεντώνεται σε μια λεπτή λωρίδα ζυμαρικού.Το αστρικό υλικό καταλήγει στη συνέχεια σε έναν λεπτό, ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο ακριβώς έξω από τη μαύρη τρύπα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται θερμαίνει το αέριο σε τέτοιο βαθμό ώστε να εκπέμπει ακτίνες Χ οι οποίες είναι ορατές ακόμη και από την άλλη άκρη του Σύμπαντος. Στη συνέχεια το υλικό κατευθύνεται προς το εσωτερικό της μαύρης τρύπας και ο δίσκος χάνει σταδιακά τη φωτεινότητά του.Το XID 925 ήταν ήδη αξιοσημείωτο καθώς συγκαταλεγόταν στα πιο μακρινά και πιο αμυδρά γεγονότα παλιρροϊκής διατάραξης που έχουν καταγραφεί ποτέ. Όμως το 1999 συνέβη κάτι απρόσμενο. Μεταξύ Ιανουαρίου και Μαρτίου εκείνης της χρονιάς, το XID 925 φωτίστηκε απότομα και απροσδόκητα αυξάνοντας τη φωτεινότητά του κατά 27 φορές. Στη συνέχεια η ένταση των ακτίνων Χ κατέρρευσε εξίσου γρήγορα όσο εμφανίστηκε και το αντικείμενο συνέχισε να εξασθενεί.

Διπλή επίθεση από μαύρες τρύπες

Οι αστρονόμοι πίσω από τη νέα μελέτη πιστεύουν τώρα ότι υπάρχει και άλλος ένοχος πίσω από αυτή την παράξενη λάμψη. Δεν πρόκειται απλώς για ένα γεγονός παλιρροϊκής διατάραξης γύρω από μία μόνο υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά για ένα γεγονός που αφορά δύο τέτοιες μαύρες τρύπες. Υποστηρίζουν ότι το άτυχο άστρο παγιδεύτηκε στα βαρυτικά δίχτυα μιας γιγάντιας μαύρης τρύπας και μιας δεύτερης, μικρότερης αλλά επίσης τεράστιας μαύρης τρύπας σε ένα δυαδικό σύστημα μαύρων τρυπών.Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα διέλυσε το άστρο και το μετέτρεψε σε δίσκο προσαύξησης. Στη συνέχεια η δεύτερη μαύρη τρύπα πλησίασε τν δίσκο ή ακόμη και τον διέσχισε προκαλώντας μια νέα διατάραξη που οδήγησε σε μια εκρηκτική απελευθέρωση ενέργειας. Όπως ένα άτυχο αυτοκίνητο που πέφτει πάνω σε ένα ήδη χαοτικό τροχαίο, το γεγονός έκανε μια άσχημη κατάσταση ακόμη χειρότερη, ενεργοποιώντας την εκπομπή ακόμη περισσότερων ακτίνων Χ. Όταν η μικρότερη μαύρη τρύπα απομακρύνθηκε το σύστημα επέστρεψε στη φυσιολογική του κατάσταση.Αν και οι αστρονόμοι τονίζουν ότι αυτό το σενάριο δεν εξηγεί τέλεια όλα τα δεδομένα θεωρούν πως είναι η πιο πειστική ερμηνεία με βάση όσα γνωρίζουμε. Αν αποδειχθεί σωστό θα πρόκειται για το πιο μακρινό γνωστό γεγονός παλιρροϊκής διατάραξης από δυαδικό σύστημα μαύρων τρυπών προσφέροντάς μας ένα κρίσιμο και συναρπαστικό παράθυρο στις πολύπλοκες σχέσεις ανάμεσα σε άστρα και μαύρες τρύπες στις καρδιές νεαρών γαλαξιών.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της καταστροφής του άστρου από τις μαύρες τρύπες και τα φαινόμενα που παράγει.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2046298/astronomoi-akoysan-tis-krayges-enos-astroy-poy-dechetai-epithesi-apo-dyo-giganties-mayres-trypes/

 

 

 

 

Εντοπίστηκε η πρώτη γιγάντια μαύρη τρύπα… φυγάς.

Περιπλανιέται στο Σύμπαν με ασύλληπτη ταχύτητα προκαλώντας σπάνια κοσμικά φαινόμενα.

Αστρονόμοι έκαναν μια πραγματικά συγκλονιστική ανακάλυψη χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Εντόπισαν μια μαύρη τρύπα δέκα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο που διασχίζει το Διάστημα με ιλιγγιώδη ταχύτητα περίπου 3,5 εκατ. χλμ./ώρα.Αυτό την καθιστά όχι μόνο την πρώτη επιβεβαιωμένη περιπλανώμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά και ένα από τα ταχύτερα κινούμενα αντικείμενα που έχουν ποτέ ανιχνευθεί. Διασχίζει την περιοχή στην οποία βρίσκεται ένα ζεύγος γαλαξιών γνωστό ως «Κοσμική Κουκουβάγια» με ταχύτητα περίπου 3,000 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη. Σαν να μην έφτανε αυτό η μαύρη τρύπα ωθεί μπροστά της ένα κυριολεκτικά γαλαξιακών διαστάσεων «κρουστικό κύμα» ύλης ενώ ταυτόχρονα σέρνει πίσω της μια ουρά μήκους περίπου 200,000 ετών φωτός, μέσα στην οποία το αέριο συσσωρεύεται και πυροδοτεί τη γέννηση νέων άστρων.«Είναι κάτι που ξεπερνά τη φαντασία. Οι δυνάμεις που απαιτούνται για να εκτοπιστεί μια τόσο τεράστια μαύρη τρύπα από το σπίτι της είναι τεράστιες. Κι όμως η θεωρία προέβλεπε ότι τέτοιες αποδράσεις μπορούν να συμβούν» δήλωσε στο Space.com ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Πίτερ βαν Ντόκουμ από το Πανεπιστήμιο Γέιλ.Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που μπορούν να αποκτήσουν μάζα δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου βρίσκονται συνήθως στα κέντρα των γαλαξιών τους όπου  κυριαρχούν με την πανίσχυρη βαρύτητα τους. Η απίστευτη ταχύτητα αυτής της μαύρης τρύπας σημαίνει ότι σήμερα βρίσκεται περίπου 230,000 έτη φωτός μακριά από το σημείο προέλευσής της.«Είναι η μόνη μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί τόσο μακριά από τον αρχικό της γαλαξία. Αυτό την έκανε τον καλύτερο υποψήφιο για φυγά υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά έλειπε η επιβεβαίωση. Το μόνο που είχαμε ήταν ένα ίχνος που δύσκολα εξηγούνταν με άλλο τρόπο. Με το James Webb επιβεβαιώσαμε πλέον ότι πράγματι υπάρχει μια μαύρη τρύπα στην άκρη αυτού του ίχνους και ότι απομακρύνεται με τεράστια ταχύτητα από τον παλιό της ξενιστή» λέει ο ο Πίτερ βαν Ντόκουμ.Η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα είχε εντοπιστεί αρχικά το 2023 από τον βαν Ντόκουμ και τους συνεργάτες του με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το οποίο είχε καταγράψει κάτι που έμοιαζε με το ίχνος ενός τεράστιου σώματος που περνούσε μέσα από το Διάστημα. Όπως όλες οι μαύρες τρύπες έτσι κι αυτή περιβάλλεται από έναν ορίζοντα γεγονότων, ένα όριο από το οποίο ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει, γεγονός που καθιστά την άμεση παρατήρησή της εξαιρετικά δύσκολη.«Η μαύρη τρύπα είναι μαύρη και είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί όταν κινείται μέσα σε άδειο Διάστημα. Την εντοπίσαμε λόγω της επίδρασης που έχει στο περιβάλλον της. Τώρα γνωρίζουμε ότι δημιουργεί ένα κρουστικό κύμα στο αέριο μέσα από το οποίο περνά, και αυτό το κύμα, μαζί με το ίχνος του πίσω από τη μαύρη τρύπα είναι αυτό που παρατηρούμε» εξηγούν οι ερευνητές.

Ο εντοπισμός

Με το James Webb, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια τεράστια μετατόπιση του αερίου στο άκρο του ίχνους εκεί όπου η μαύρη τρύπα το ωθεί. Τα σημάδια του κρουστικού κύματος είναι απολύτως ξεκάθαρα και δεν αφήνουν καμία αμφιβολία για το τι συμβαίνει. Το αέριο εκτοπίζεται πλευρικά με ταχύτητες εκατοντάδων χιλιάδων μιλίων την ώρα, κάτι που οι επιστήμονες μπόρεσαν να μετρήσουν με το James Webb.«Η ταχύτητα του εκτοπισμένου αερίου συνδέεται άμεσα με την ταχύτητα της μαύρης τρύπας και έτσι υπολογίσαμε την ταχύτητά της από τα δεδομένα του James Webb. Κινείται με περίπου 1.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, ταχύτερα από σχεδόν οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο στο Σύμπαν. Αυτή η μεγάλη ταχύτητα είναι που της επέτρεψε να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη του αρχικού της γαλαξία» λέει ο βαν Ντόκουμ που αναφέρει ότι υπάρχουν δύο πιθανοί μηχανισμοί που μπορούν να οδηγήσουν στην εκτόξευση μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας από το κέντρο του γαλαξία της. Και τα δύο σενάρια ξεκινούν όταν δύο γαλαξίες συγκρούονται και αρχίζουν να συγχωνεύονται, φέρνοντας ο καθένας τη δική του υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Και στις δύο περιπτώσεις, οι διαδικασίες ξεκινούν όταν οι μαύρες τρύπες φτάσουν στο κέντρο του νέου γαλαξία που σχηματίζεται.«Ο πρώτος μηχανισμός είναι η συγχώνευση των δύο μαύρων τρυπών, κατά την οποία η βαρυτική ακτινοβολία που απελευθερώνεται δίνει ένα ισχυρό “λάκτισμα” στη νέα μαύρη τρύπα. Αυτό το λάκτισμα μπορεί να της προσδώσει ταχύτητα της τάξης των 1.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, αρκετή για να την εκτινάξει έξω από το γαλαξία» λέει ο βαν Ντόκουμ.Ο δεύτερος μηχανισμός είναι μια αλληλεπίδραση τριών σωμάτων, όταν μια από τις συγχωνευόμενες δομές περιέχει ήδη ένα ζεύγος μαύρων τρυπών. Όταν μια τρίτη μαύρη τρύπα εισέλθει στο σύστημα, αυτό γίνεται ασταθές και μία από τις τρεις εκτινάσσεται. Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι στην προκειμένη περίπτωση ισχύει το πρώτο σενάριο. Αυτό θα μπορούσε να αφήσει έναν γαλαξία χωρίς υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του κάτι που σύμφωνα με τον βαν Ντόκουμ πιθανότατα δεν θα τον επηρεάσει ιδιαίτερα. Ωστόσο η φυγά αυτή μαύρη τρύπα θα μπορούσε να έχει τεράστιο αντίκτυπο σε οποιονδήποτε άλλο γαλαξία συναντήσει στο ταξίδι της.«Μια συνάντηση με έναν άλλο γαλαξία θα ήταν πραγματικά εντυπωσιακή. Κυρίως λόγω του τεράστιου, γαλαξιακών διαστάσεων κρουστικού κύματος που προηγείται της μαύρης τρύπας. Όταν αυτό το κύμα συναντήσει το πυκνό αέριο ενός άλλου γαλαξία, θα το συμπιέσει και θα το σοκάρει, πιθανότατα οδηγώντας στον σχηματισμό πολλών νέων άστρων. Θα ήταν ένα εντυπωσιακό θέαμα» σύμφωνα με τον επικεφαλής της έρευνας.Ευτυχώς, οι δύο δακτυλιοειδείς γαλαξίες που σχηματίζουν την Κοσμική Κουκουβάγια βρίσκονται περίπου 9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη κι αν αυτή η κοσμική τιτάνια μαύρη τρύπα κατευθυνόταν προς εμάς, δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας.

Το φαινόμενο

Οι συγχωνεύσεις γαλαξιών είναι συχνές και συμβαίνουν πολλές φορές κατά τη διάρκεια ζωής ενός γαλαξία. Αυτό σημαίνει ότι οι εκτοξευμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να είναι επίσης σχετικά συχνές, αν και οι εκτιμήσεις διαφέρουν ανάλογα με τα μοντέλα. «Οι συγχωνεύσεις συμβαίνουν συχνά στη ζωή ενός γαλαξία», είπε ο βαν Ντόκουμ. «Δεν γνωρίζουμε όμως πόσο γρήγορα συγχωνεύονται αυτά τα ζεύγη μαύρων τρυπών και πόσο συχνά το τελικό “λάκτισμα” αρκεί για να τις εκδιώξει».Παρότι οι φυγά υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είχαν προβλεφθεί θεωρητικά εδώ και δεκαετίες η επιβεβαίωση της ύπαρξής τους επιφύλασσε πολλές εκπλήξεις. «Όλα σε αυτή την έρευνα με εξέπληξαν», είπε ο βαν Ντόκουμ. «Δεν περίμενα ποτέ να δω κάτι τέτοιο και η επιβεβαίωση με το James Webb ήταν απίστευτη. Δεν είχαμε επίσης εκτιμήσει πόσο μεγάλη επίδραση έχουν αυτές οι μαύρες τρύπες στο αέριο μέσα από το οποίο κινούνται». Στο ίχνος τους έχουν σχηματιστεί πολλά νέα άστρα από το σοκαρισμένο αέριο συνολικής μάζας περίπου 100 εκατομμυρίων φορές μεγαλύτερης από του Ήλιου. Αυτός ο τρόπος σχηματισμού άστρων ήταν άγνωστος μέχρι τώρα και δημιουργεί μια ουρά άστρων μακριά από οποιονδήποτε γαλαξία σαν να σχηματίστηκαν στο κενό του Διαστήματος.Το επόμενο βήμα για την ομάδα είναι η αναζήτηση περισσότερων τέτοιων φυγάδων. «Χρειάζεσαι διαστημικές παρατηρήσεις για να τις δεις», εξήγησε ο βαν Ντόκουμ. «Το ίχνος ξεχώρισε επειδή είναι μια πολύ λεπτή γραμμή που σε επίγειες εικόνες θα χανόταν». Ευτυχώ  νέα τηλεσκόπια όπως το Roman Space Telescope και το Euclid θα προσφέρουν εικόνες μεγάλης έκτασης και υψηλής ποιότητας επιτρέποντας την αναζήτηση τέτοιων φαινομένων ακόμη και με τη βοήθεια αλγορίθμων μηχανικής μάθησης.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της περιπλανώμενης μαύρης τρύπας.

https://www.naftemporiki.gr/techscience/2048269/entopistike-i-proti-gigantia-mayri-trypa-fygas/