Πώς οι μαύρες τρύπες καθρεφτίζουν το σύμπαν μας

Οι αστρονόμοι έκαναν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη για το πώς το σύμπαν μας αντανακλάται στις μαύρες τρύπες. 

Τον Ιούλιο του 2021, ο Άλμπερτ Σνέπεν, φοιτητής φυσικής στο Ινστιτούτο Niels Bohr στη Δανία, ανέπτυξε ένα σύνολο εξισώσεων που περιγράφουν την ανάκλαση του χώρου σε περίθλαση φωτός γύρω από μια μαύρη τρύπα με αξιοσημείωτη ακρίβεια. 

Αυτές οι εξισώσεις αποκαλύπτουν ότι η απόσταση μεταξύ κάθε ανάκλασης εξαρτάται από τη γωνία θέασης σε σχέση με τη μαύρη τρύπα και την ταχύτητα περιστροφής της, προσφέροντας νέες ευκαιρίες για να δοκιμάσουμε την κατανόησή μας για τη βαρύτητα και τις μαύρες τρύπες. 

Οι μαύρες τρύπες, γνωστές για την τεράστια βαρυτική τους έλξη, εμποδίζουν ακόμη και το φως να διαφύγει από την λαβή τους. Ακριβώς έξω από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, το βαρυτικό πεδίο είναι τόσο έντονο που σχεδόν κάμπτει τον χωροχρόνο σε κυκλικό σχήμα, αναγκάζοντας τα φωτόνια να ακολουθήσουν αυτήν την καμπυλότητα. 

Από τη δική μας οπτική γωνία, αυτό κάνει τα μονοπάτια του φωτός να φαίνονται στριμμένα και κυρτά. Στην πιο εσωτερική άκρη αυτής της περιοχής, ακριβώς πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων, βρίσκεται ο δακτύλιος φωτονίων, όπου τα φωτόνια περιφέρονται γύρω από τη μαύρη τρύπα πολλές φορές πριν συλληφθούν ή διαφύγουν στο διάστημα.

Αυτό το φαινόμενο σημαίνει ότι το φως από μακρινά αντικείμενα πίσω από μια μαύρη τρύπα μπορεί να μεγεθύνεται, να παραμορφωθεί και να ανακλαστεί αρκετές φορές. Ενώ οι επιστήμονες γνώριζαν αυτό το φαινόμενο, η εξήγησή του μαθηματικά αποδείχτηκε πρόκληση μέχρι το έργο του Sneppen. Αναδιατύπωσε το μονοπάτι του φωτός και ποσοτικοποίησε τη γραμμική του σταθερότητα χρησιμοποιώντας μια διαφορική εξίσωση δεύτερης τάξης. 

Οι εξισώσεις του Sneppen όχι μόνο εξηγούν μαθηματικά γιατί οι εικόνες επαναλαμβάνονται σε διαστήματα αλλά δείχνουν επίσης ότι αυτό ισχύει για περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες, με την απόσταση μεταξύ των επαναλαμβανόμενων εικόνων να εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής. 

«Βρήκαμε ότι εάν η ταχύτητα περιστροφής είναι πολύ γρήγορη, δεν χρειάζεται πλέον να πλησιάζουμε 500 φορές πιο κοντά στη μαύρη τρύπα», εξήγησε ο Sneppen. 

Θεωρητικά, μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να περιβάλλεται από έναν άπειρο αριθμό δακτυλίων φωτονίων. Με την πρώτη σκιά μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας να έχει ήδη φωτογραφηθεί, στο εγγύς μέλλον αναμένονται καλύτερες εικόνες και ακόμη και φωτογραφίες του δακτυλίου φωτονίων. 

Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν μια μέρα να μας επιτρέψουν να χρησιμοποιήσουμε τις άπειρες αντανακλάσεις κοντά στις μαύρες τρύπες ως εργαλεία για να μελετήσουμε όχι μόνο τη φυσική του χωροχρόνου γύρω από τις μαύρες τρύπες αλλά και τα άπειρα επαναλαμβανόμενα αντικείμενα πίσω από αυτές, ανοίγοντας ένα νέο σύνορο στην κατανόησή μας για το σύμπαν.

Chan Baruah/quora.com