Μέσα σε μια δεκαετία οι επιστήμονες θα μπορούν να ανιχνεύσουν τη συγχώνευση δεκάδων ζευγών από μαύρες τρύπες κάθε χρόνο, σύμφωνα με μια ομάδα αστρονόμων στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, που δημοσιεύουν τα ευρήματά τους σε μία δημοσίευση τους στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.
<Μια καλλιτεχνική άποψη των κυμάτων βαρύτητας που δημιουργούνται από τη σύγκρουση ενός ζεύγους μαύρων οπών
Προσομοιώνοντας τη συμπεριφορά των αστρικών σμηνών, η ερευνητική ομάδα της Βόννης διαπίστωσε ότι είναι το ιδανικό περιβάλλον για να συγχωνευτούν οι μαύρες τρύπες. Αυτές οι συγχωνεύσεις παράγουν κυματισμούς στον χώρο και το χρόνο (τα λεγόμενα κύματα βαρύτητας), που θα μπορούσαν να ανιχνευθούν από τα όργανα το 2015.
Τα αστρικά σμήνη βρέθηκαν τόσο στον δικό μας όσο και στους άλλους γαλαξίες και τα περισσότερα αστέρια πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί μέσα σε αυτά. Τα μικρότερα ‘αδέσποτα’ ανοικτά σμήνη έχουν λίγα άστρα μόνο σαν μέλη, ενώ τα μεγαλύτερα και πιο ‘σφικτά’ σμήνη – τα λεγόμενα «σφαιρικά σμήνη» -, έχουν αρκετά εκατομμύρια αστέρια.
Τα άστρα με τη μεγαλύτερη μάζα μέσα στα σμήνη χρησιμοποιούν το καύσιμο υδρογόνο τους, σχετικά γρήγορα (σε λίγα εκατομμύρια χρόνια). Οι δε πυρήνες των εν λόγω άστρων καταρρέουν, οδηγώντας τα σε μια βίαιη έκρηξη σουπερνόβα όπου τα εξωτερικά στρώματα του άστρου εκτοξεύονται με μεγάλες ταχύτητες στο διάστημα. Η έκρηξη αφήνει πίσω της ένα αστρικό κατάλοιπο, όπου το βαρυτικό πεδίο του είναι τόσο ισχυρό ώστε ακόμη και το φως δεν μπορεί να διαφύγει - είναι μια μαύρη τρύπα.
Όταν τα αστέρια είναι τόσο κοντά μεταξύ τους όπως είναι στα σμήνη, στη συνέχεια, αν και σπάνια, η πιθανότητα για συγκρούσεις και συγχωνεύσεις μεταξύ των άστρων όλων των τύπων, συμπεριλαμβανομένων και των μαύρων οπών, είναι πολύ υψηλότερη. Οι μαύρες τρύπες βυθίζονται στο κέντρο του σμήνους, όπου σχηματίζεται ένας πυρήνας που αποτελείται εξ ολοκλήρου από τις μαύρες τρύπες. Στον πυρήνα αυτό, οι μαύρες τρύπες αλληλεπιδρούν, οπότε ενίοτε σχηματίζουν δυαδική ζεύγη ή μερικές φορές εκτινάσσονται εντελώς έξω από το σμήνος.
Τελευταία ο Sambaran Banerjee έχει συνεργαστεί με τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, Holger Baumgardt και Pavel Kroupa, για την ανάπτυξη της πρώτης αυτό-συνεπούς προσομοίωσης της κίνησης των μαύρων οπών μέσα σε αστρικά σμήνη.
Οι επιστήμονες ‘συναρμολογούν’ τα δικά τους σμήνη αστέρων σε ένα υψηλής απόδοσης υπερυπολογιστή, και στη συνέχεια υπολογίζουν πώς θα εξελιχθούν εντοπίζοντας την κίνηση του κάθε άστρου και της κάθε μαύρης τρύπας ξεχωριστά στο εσωτερικό τους.
Σύμφωνα με τη βασική πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, τα δυαδικά συστήματα των μαύρων οπών διαταράσσουν τον χωρόχρονο γύρω τους, κι έτσι δημιουργούν βαρυτικά κύματα, που οφείλονται στην καμπύλωση του χωροχρόνου, και τα οποία διαδίδονται μακριά σαν τους κυματισμούς στην επιφάνεια μιας λίμνης. Αυτά τα κύματα βαρύτητας θα στρεβλώσουν προσωρινά κάθε είδους αντικείμενο μέσα από το οποίο διαπερνούν. Αλλά μέχρι σήμερα κανείς δεν έχει καταφέρει να τα εντοπίσει.
Στους πυρήνες των αστρικών σμηνών, οι δυαδικές μαύρες τρύπες είναι βέβαιο ότι θα είναι σημαντικές πηγές των κυμάτων βαρύτητας. Αν οι μαύρες τρύπες σε ένα τέτοιο δυαδικό σύστημα θα συγχωνευτούν, στη συνέχεια, ένας ακόμη ισχυρότερος παλμός των κυμάτων βαρύτητας θα ακτινοβολεί πολύ μακριά από το δυαδικό σύστημα.
Με βάση τα νέα αποτελέσματα, η επόμενη γενιά των παρατηρητηρίων βαρυτικών κυμάτων, όπως το Προκεχωρημένο LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), θα μπορούσε να εντοπίσει δεκάδες από αυτά τα γεγονότα κάθε χρόνο, από την απόσταση των περίπου 5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός (για σύγκριση ο γνωστός μας γαλαξίας της Ανδρομέδας είναι μόλις 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά).
Το Προκεχωρημένο LIGO θα είναι έτοιμο και θα λειτουργεί από το 2015 και αν η ομάδα της Βόννης είναι σωστή, από τότε θα μπορούμε να προσβλέπουμε σε μια νέα εποχή της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων.
Ο Sambaran Banerjee παρατηρεί: "Οι φυσικοί έχουν κάνει παρατηρήσεις για τα κύματα της βαρύτητας πάνω από μισό αιώνα τώρα. Αλλά μέχρι τώρα έχουν αποδειχθεί απατηλά. Αν λοιπόν έχουμε δίκιο τότε όχι μόνο θα βρεθούν τα κύματα της βαρύτητας, έτσι ώστε η Γενική Σχετικότητα να περάσει άλλη μια σημαντική δοκιμασία από τους αστρονόμους, αλλά σύντομα θα έχουμε έναν εντελώς νέο τρόπο για τη μελέτη του Σύμπαντος. Φαίνεται ότι μετά από 100 χρόνια ακριβώς από την δημοσίευση της θεωρία του Αϊνστάιν, οι επιστήμονες θα πρέπει να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν αυτό το εξωτικό φαινόμενο για να δουν μερικά από τα πιο εξωτικά γεγονότα στο σύμπαν. "
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου