Αστρονόμοι κατάφεραν για πρώτη φορά να παρατηρήσουν τον χωροχρόνο να ταλαντεύεται κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, με τη σημαντική αυτή ανακάλυψη να προκύπτει από την καταστροφή ενός άστρου. Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο επιβεβαιώνει μία από τις πιο θεμελιώδεις προβλέψεις της Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, αλλά ανοίγει και νέους ορίζοντες στην κατανόηση του κοσμικού μας περιβάλλοντος.
Το Σύμπαν προσέφερε στους ερευνητές μια σπάνια ευκαιρία να επιβεβαιώσουν ένα από τα πιο περίπλοκα φαινόμενα που παραμένουν δύσκολα στην παρατήρηση. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science Advances», η ερευνητική ομάδα περιγράφει την πρώτη άμεση ανίχνευση μιας στροβιλώδους παραμόρφωσης του χωροχρόνου που προκαλείται από μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα.
Το εκρηκτικό αυτό φαινόμενο ονομάζεται μετάπτωση Lense-Thirring, γνωστή και ως κλονισμός άξονα περιστροφής. Περιγράφει το πώς μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα επηρεάζει τον χωροχρόνο γύρω της, παρασύροντας την κοντινή ύλη και προκαλώντας αργές ταλαντώσεις στις τροχιές διάφορων άστρων και αερίων.
Η ερευνητική ομάδα, υπό την καθοδήγηση των Εθνικών Αστεροσκοπείων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και με τη συνεργασία του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ, εστίασε σε ένα περιστατικό που ονομάζεται AT2020afhd, στο οποίο ένα άστρο καταστράφηκε όταν πλησίασε υπερβολικά κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Καθώς το άστρο διαλύθηκε, τα υπολείμματά του σχημάτισαν έναν ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο γύρω από τη μαύρη τρύπα. Ταυτόχρονα, ισχυροί πίδακες ύλης εκτοξεύθηκαν προς τα έξω με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Αναλύοντας επαναλαμβανόμενα μοτίβα σε ακτίνες Χ και ραδιοσήματα που προήλθαν από το γεγονός αυτό, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τόσο ο δίσκος όσο και οι πίδακες ταλαντεύονταν συγχρονισμένα. Αυτή η επαναλαμβανόμενη κίνηση κάθε 20 ημέρες παρέχει μια σαφή ένδειξη της στρέβλωσης του χωροχρόνου.
Η θεωρία πίσω από την μετάπτωση Lense-Thirring προτάθηκε αρχικά από τον Αϊνστάιν το 1913 και περιγράφηκε μαθηματικά από τους επιστήμονες Λενς και Θίρινγκ το 1918. Οι νέες παρατηρήσεις όχι μόνο επιβεβαιώνουν μια κεντρική πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας, αλλά προσφέρουν και έναν νέο τρόπο μελέτης της περιστροής των μαύρων τρυπών και του τρόπου με τον οποίο η ύλη πέφτει σε αυτές. Αυτό οδηγεί επίσης στην κατανόηση του πώς οι πίδακες ύλης εκτοξεύονται.
Ο Δρ. Κόζιμο Ινσέρα, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, χαρακτηριστικά επισήμανε ότι η έρευνα προσφέρει τα πιο πειστικά στοιχεία έως σήμερα για την μετάπτωση Lense-Thirring. «Μια μαύρη τρύπα παρασύρει τον χωροχρόνο γύρω της όπως μια σβούρα παρασύρει το νερό δημιουργώντας έναν στρόβιλο», δήλωσε ο Ινσέρα.
Η επιβεβαίωση τέτοιων αναμενόμενων υποθέσεων, που είχαν γίνει πριν από περισσότερο από έναν αιώνα, είναι ένα σημαντικό βήμα για τους φυσικούς. Παράλληλα, οι παρατηρήσεις αυτές αποκαλύπτουν και περισσότερα για τη φύση των φαινομένων παλιρροϊκής διαταραχής, όταν ένα άστρο διαμελίζεται από τις κολοσσιαίες βαρυτικές δυνάμεις μιας μαύρης τρύπας.
Η σημασία του σήματος
Σε αντίθεση με προηγούμενα γεγονότα που παρουσίαζαν σταθερά ραδιοσήματα, το σήμα του AT2020afhd εμφάνισε βραχυπρόθεσμες μεταβολές που δεν μπορούσαν να αποδοθούν αποκλειστικά στην εκπομπή ενέργειας της μαύρης τρύπας και του περιβάλλοντός της. Αυτή η διαπίστωση ενίσχυσε την επιβεβαίωση του φαινομένου έλξης του πλαισίου και προσφέρει στους επιστήμονες νέες μεθόδους για την εξέταση των μαύρων τρυπών.
Για την ανίχνευση του σήματος, η ομάδα ανέλυσε παρατηρήσεις ακτίνων Χ από το διαστημικό παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift και ραδιοδεδομένα από το Karl G. Jansky Very Large Array. Επίσης, εξερεύνησαν τη σύσταση και τη συμπεριφορά της περιβάλλουσας ύλης μέσω ηλεκτρομαγνητικής φασματοσκοπίας, κατάσταση που τους επέτρεψε να επιβεβαιώσουν τις φυσικές διαδικασίες που βρίσκονται πίσω από το φαινόμενο.
Σύμφωνα με τον Δρ. Ινσένα, η δυνατότητα απόδειξης ότι μια μαύρη τρύπα παρασύρει τον χωροχρόνο και δημιουργεί αυτό το μοναδικό φαινόμενο αποτελούν σημαντικά βήματα για την κατανόηση των μηχανισμών που λειτουργούν στο Σύμπαν. Όπως ένα φορτισμένο αντικείμενο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο όταν περιστρέφεται, έτσι και μια γιγαντιαία περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα δημιουργεί ένα βαρυτομαγνητικό πεδίο που επηρεάζει την κίνηση άστρων και άλλων κοσμικών σωμάτων.
Ο Δρ. Ινσέρα κατέληξε ότι αυτή η ανακάλυψη είναι μια υπενθύμιση ότι η ανθρωπότητα έχει τη δυνατότητα να αποκαλύψει συνεχώς όλο και πιο εντυπωσιακά αντικείμενα και φαινόμενα στο Σύμπαν, που προκύπτουν από τις απεριόριστες εκφάνσεις που προσφέρει η φύση.
