Μελανές Οπές |
Σύμφωνα λοιπόν μέ τήν Γενική Θεωρία τής Σχετικότητας, ο χρόνος μέ τίς τρείς διαστάσεις τού χώρου συνιστούν ένα τετραδιάστατο συνεχές, τόν Χωροχρόνο. Σ' αυτό τό συνεχές εμπλέκεται καί η βαρύτητα, η οποία διά τής κατανομής τής ύλης αλλά καί τής ενέργειας στό Σύμπαν στρεβλώνει (καμπυλώνει) τόν Χωροχρόνο, όπως μία επίπεδη ελαστική μεμβράνη καμπυλώνεται όταν τεθεί πάνω της μία σφαίρα. Οι διαδρομές λοιπόν τών διαφόρων αντικειμένων, πού κινούνται μέσα σ' αυτόν υφίστανται κύρτωση σάν νά έλκονται από κάποιο βαρυτικό πεδίο. Οι Μελανές οπές προσδίδουν τέτοια καμπύλωση στόν Χωροχρόνο ώστε προκαλείται σύγκλιση τών διαδρομών πού ακολουθούν ακόμα καί οι ακτίνες τού φωτός. Πώς
γενιούνται
όμως τά σώματα
αυτά; Ως
γνωστόν στούς
αστέρες ( ο
ήλιος είναι
ένας τέτοιος )
συμβαίνουν
συνεχείς
πυρηνικές
διεργασίες,
κατά τίς
οποίες
πυρήνες
υδρογόνου
μετατρέπονται
σέ πυρήνες τού
στοιχείου
ήλιον καί εν
συνεχεία σέ
πυρήνες
βαρυτέρων
στοιχείων, ενώ
παράγεται καί
ακτινοβολείται
τρομακτική
ποσότητα
ενέργειας,
αλλά καί
απίστευτη
ποσότητα ύλης
εγκαταλείπει
τόν αστέρα
εκτοξευόμενη
καί αυτή εν
είδει πιδάκων.
Κυριαρχεί
λοιπόν εκεί
μιά κατάσταση
πού μόνο μέ
τήν κόλαση θά
μπορούσε
κανείς νά
αντιπαραβάλει.
Ωστόσο η
διάλυση τού
αστέρα
αποτρέπεται,
αφού τό βάρος
τών
υπερκειμένων
στρωμάτων δρά
κατά τήν
αντίθετη
κατεύθυνση
καί "συμμαζεύει"
τήν αστρική Τά χαρακτηριστικά μιάς Μελανής Οπής είναι η μάζα, τό φορτίο, καί η στροφορμή. Μάλιστα μπορεί νά έχει σχηματιστεί από πολύ μεγάλο πλήθος σωματιδίων διαφορετικών συγκεντρώσεων. Δέν εξαρτάται δέ από τήν φύση τού σώματος πού κατέρρευσε, γιά νά τήν σχηματίσει. Ο John Wheeler διατύπωσε αυτό τό συμπέρασμα μέ τήν φράση " μιά Μελανή Οπή δέν αφήνει ίχνη" (ή μιά Μελανή Οπή δέν έχει τρίχες), επιβεβαιώνοντας τίς υποψίες τών Γάλλων περί σεξουαλικών υπονοουμένων. Η συμπεριφορά της καθορίζεται απ' τούς παρακάτω νόμους: Α. Μηδενικός νόμος: η βαρύτητα είναι σταθερή σέ κάθε σημείο τού ορίζοντα γεγονότων. Β. Πρώτος νόμος: υπακούει στήν αρχή διατήρησης τής ενέργειας, τού φορτίου, τής ορμής καί τής στροφορμής. Γ. Δεύτερος νόμος: Η γενικευμένη εντροπία ουδέποτε είναι φθίνουσα συνάρτηση τού χρόνου. Η επιφάνεια τών Μελανών Οπών δέν ελαττώνεται σέ καμμιά περίπτωση αλληλεπίδρασής τους μέ κάποια μορφή ύλης. Η εντροπία είναι ένα μέτρο τού πλήθους τών εσωτερικών καταστάσεων (τών τρόπων μέ τούς οποίους μπορεί νά διαταχθεί τό εσωτερικό), τίς οποίες θά μπορούσε νά έχει μιά Μελανή Οπή, χωρίς νά δείχνει καθόλου διαφορετική σέ έναν εξωτερικό παρατηρητή. Δ. Τρίτος νόμος: Η επιφανειακή βαρύτητα ουδέποτε μηδενίζεται ακριβώς. Σύμφωνα μέ τήν Κβαντική Θεωρία κατά τόν Stephen Hawking, ίσως τόν μεγαλύτερο φυσικό τής εποχής μας, οι Μελανές Οπές δέν είναι εντελώς μαύρες, εκπέμπουν σωματίδια καί ακτινοβολία όλων τών ειδών, όπως συμβαίνει μέ ένα θερμό σώμα. Η δέ θερμοκρασία τους, ανέρχεται σέ περίπου ένα εκατομμυριοστό τού βαθμού πάνω απ' τό απόλυτο μηδέν γιά μιά μάζα ίση μέ μερικές ηλιακές. Επιπλέον οι Μελανές Οπές εκπέμπουν συνεχώς βαρυτικά κύματα "εξαερούμενες" βαθμηδόν. |
Στό σχήμα απεικονίζεται μιά Μελανή Οπή. Διακρίνεται ο Ορίζοντας Γεγονότων πού η ακτίνα του είναι η ακτινα Schwarzschild. Οτιδήποτε συμβαίνει κάτω απ' αυτόν είναι καταδικασμένο στήν αφάνεια. Ανάμεσα στόν Ορίζοντα Γεγονότων καί τό Στατικό Όριο υπάρχει η Εργόσφαιρα μέσα στήν οποία ότι βρεθεί υποβάλλεται σέ περιδίνηση καί εν συνεχεία σέ εκτόξευση πρός τά έξω μέ απίστευτη ταχύτητα. Πέραν τού Στατικού Ορίου δέν υπάρχει επίδραση τής Οπής. Η Μοναδικότητα, πού λέγεται καί σημειακή χωροχρονική ανωμαλία είναι τό κέντρο τής Οπής όπου περιέχεται όλη η μάζα τού καταρρεύσαντος άστρου. Είναι ένα σημείο μέ άπειρη πυκνότητα όπως αντιλαμβάνεται κανείς. Εκεί δέν ισχύουν οι φυσικοί νόμοι καί η φαντασία μπορεί νά οργιάζει γιά τό τί μπορεί νά συμβαίνει στό σημείο αυτό. Κατά τόν Stephen Hawking ίσως εκεί βρίσκεται καί τό τέλος τού χρόνου, η αρχή τού οποίου βρίσκεται στήν Μεγάλη Έκρηξη τής δημιουργίας τού Σύμπαντος.
Μιά Μελανή Οπή ανιχνεύεται από τήν παρατήρηση ύλης, η οποία βρίσκεται σέ τροχιά γύρω από κάποιο συμπαγές καί αόρατο αντικείμενο μεγάλης μάζας. Κι αυτό, επειδή εξακολουθεί νά ασκεί τήν βαρυτική του επίδραση τό άστρο, απ' τό οποίο προήλθε η Μελανή Οπή, όπως τήν ασκούσε καί πρίν τήν κατάρευση. Δηλαδή, καί όπως είναι φυσικό, δέν παρατηρείται η ίδια, αλλά διαπιστώνεται η ύπαρξή της από τήν βαρυτική επίδραση πού ασκεί σέ γειτονικά της ουράνια σώματα. Ήδη έχουν παρατηρηθεί πολλά τέτοια συστήματα. Οι πιό εντυπωσιακές Μελανές Οπές βρίσκονται στά κέντρα τών Γαλαξιών καί τών κβάζαρ.