Μαύρη τρύπα: Τι είναι και γιατί μπορεί να ζούμε μέσα σε μία!

Πώς δημιουργήθηκε ο κόσμος; Μήπως η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν η αφετηρία του; Νέα ευρήματα του JWST αναζωπυρώνουν τη θεωρία ότι το σύμπαν μας γεννήθηκε και μεγαλώνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα!

Όλα ξεκίνησαν με ένα Bing Bang; Για την πλειοψηφία της επιστημονικής κοινότητας, η ιστορία του κόσμου μας άρχισε κάπως έτσι: Μια φορά κι έναν καιρό, πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, υπήρχε ένα «πρωταρχικό άτομο». Ολόκληρη η μάζα του σύμπαντος ήταν συγκεντρωμένη σε ένα και μοναδικό σημείο και ο χωρόχρονος δεν είχε ακόμα δημιουργηθεί. Ένα Bing, ένα Bang –μια μεγάλη έκρηξη– και από την ύλη που εκτοξεύθηκε από το άτομο αυτό, δημιουργήθηκαν οι γαλαξίες και οι αστέρες.

Εδώ και δεκαετίες, η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της κατανόησής μας για την προέλευση του κόσμου. Ωστόσο, παρά τις πειραματικές της επιβεβαιώσεις, αφήνει κάποια φυσικά –και βεβαίως φιλοσοφικά– ερωτήματα αναπάντητα. Γι’ αυτό και η επιστημονική κοινότητα δεν παύει να αναζητά νέες ερμηνείες. Στο πλαίσιο αυτό, μερικές από τις εικόνες που λάβαμε πρόσφατα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) αναζωπύρωσαν μία παλαιότερη ριζοσπαστική θεωρία σύμφωνα με την οποία το σύμπαν μας γεννήθηκε και μεγαλώνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα!

Η κοσμολογία της μαύρης τρύπας

Οι μαύρες οπές είχαν κεντρίσει την περιέργεια της επιστημονικής κοινότητας ήδη από το 18^ο αιώνα. Ωστόσο, η Θεωρία της Σχετικότητας ήταν το έναυσμα που οδήγησε στην επισταμένη μελέτη τους. Ο όρος επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ και δεν αναφέρεται κυριολεκτικά σε μία οπή, δηλαδή ένα «βαθούλωμα» ή την απουσία περιεχομένου, αλλά σε μια περιοχή, από την οποία τίποτα δεν μπορεί να επιστρέψει.

Όπως προβλέπει η θεωρία της γενικής σχετικότητας, μια αρκετά συμπαγής μάζα μπορεί να παραμορφώσει τον χωροχρόνο για να σχηματίσει ένα τέτοιο μέρος. Με απλά λόγια, λοιπόν, μαύρη τρύπα (ή μελανή οπή) ονομάζεται το σημείο εκείνο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο μεγάλες, ώστε τίποτα –ούτε καν τα σωματίδια και η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία να μην μπορεί να της «ξεφεύγει». Το όριο μη διαφυγής ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων (event horizon) και πέρα από αυτό, τα πάντα –συμπεριλαμβανομένου του φωτός– έλκονται αδυσώπητα προς ένα μοναδικό σημείο άπειρης πυκνότητας στο κέντρο της μαύρης τρύπας.

Η «κοσμολογία της μαύρης τρύπας» επιχειρηματολογεί υπέρ του ότι ο παρατηρήσιμος κόσμος μας μπορεί να αποτελεί το εσωτερικό μιας μαύρης οπής μέσα σε ένα ευρύτερο σύμπαν. H Μεγάλη Έκρηξη, λοιπόν, δεν ήταν ένα μοναδικό γεγονός δημιουργίας από το τίποτα, αλλά μάλλον το αποτέλεσμα της «βαρυτικής αναπήδησης» που συνέβη μέσα σε μια απίστευτα ογκώδη μαύρη τρύπα.

Τίνος είσαι εσύ; Η «μαμά» μαύρη τρύπα και το σύμπαν «παιδί»

Η ιδέα, η οποία εισήχθη για πρώτη φορά στην επιστημονική συζήτηση τη δεκαετία του 1970, βασίζεται στις καθιερωμένες αρχές της γενικής σχετικότητας και της κβαντομηχανικής, και υποδηλώνει ότι ο κόσμος μας θα μπορούσε να είναι το απότοκο μίας μαύρης τρύπας μέσα σε ένα ευρύτερο πολυσύμπαν.

Σε αυτό το σενάριο, ο ορίζοντας γεγονότων αυτής της κολοσσιαίας μαύρης οπής θα αποτελούσε ουσιαστικά το όριο του δικού μας παρατηρήσιμου σύμπαντος. Μια άλλη επίπτωσή του συνοψίζεται στη διαπίστωση ότι κάθε μαύρη οπή θα μπορούσε να αποτελεί «πύλη» προς ένα άλλο σύμπαν, το οποίο, ωστόσο, δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε διότι βρίσκεται πίσω από έναν ορίζοντα γεγονότων.

Σύμφωνα, λοιπόν, με την κοσμολογία της μαύρης τρύπας, το πολυσύμπαν είναι κάτι σαν ένα μεγάλο κτίριο – ένα μαιευτήριο! Στα δωμάτιά του φιλοξενούνται μαύρες οπές που εγκυμονούν βρέφη-σύμπαντα τα οποία, ωστόσο, δεν προβλέπεται να γνωριστούν μεταξύ τους, διότι βρίσκονται πίσω από τοίχους-ορίζοντες γεγονότων. Μία από αυτές τις μαύρες οπές είναι η «μαμά» του σύμπαντός μας.

Καθώς λοιπόν, με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, ψάχναμε να δούμε πότε και πώς έγινε η γέννηση αυτή και αν ήταν αποτέλεσμα μίας μεγάλης έκρηξης, πέσαμε πάνω σε ενδείξεις ότι μπορεί να συνέβη στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας.

Όλα ξεκίνησαν με ένα Bing Bang; Ή μήπως όχι;

Από την εκτόξευσή του στα τέλη του 2021, το James Webb μας έχει τροφοδοτήσει με απαράμιλλης ομορφιάς φωτογραφίες του σύμπαντος, εμπλουτίζοντας παράλληλα τις γνώσεις της επιστημονικής κοινότητας για το τι συνέβη στον κόσμο μας μερικά εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Οι ενδείξεις που οδήγησαν στην παρατήρηση ότι το σύμπαν μπορεί να γεννήθηκε μέσα σε μια μαύρη τρύπα, ενδέχεται να έχουν κατά τους ερευνητές και τις ερευνήτριες που τις μελετούν και άλλες ερμηνείες.

Ωστόσο, εάν επιβεβαιωνόταν μία τέτοια θεωρία στο μέλλον, θα μπορούσε να επηρεάσει δραματικά την επιστημονική γνώση φέρνοντάς μας πιο κοντά σε μάλλον εξωπραγματικές σήμερα έννοιες, όπως το πολυσύμπαν και η «γέφυρα» των Αϊνστάιν – Ρόζεν ή σκουληκότρυπα.

Όλα ξεκίνησαν με ένα Bing Bang; Ή μήπως όχι; Το μόνο βέβαιο είναι ότι μέχρι να απαντηθεί το ερώτημα πως δημιουργήθηκε ο κόσμος, το James Webb και οι καινοτόμες τεχνολογίες που θα το ακολουθήσουν, θα διευρύνουν περαιτέρω τα όρια της κοσμικής μας κατανόησης.