Επιστήμονες ελπίζουν να παρακολουθήσουν «ζωντανά» τον σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας

Άγνωστες μέχρι σήμερα λεπτομέρειες σχετικά με τη «γέννηση» των μελανών οπών ελπίζουν πως θα φέρουν στο φως οι επιστήμονες που συμμετέχουν στο DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), ένα πείραμα που θα ξεκινήσει το 2022 σε ένα εγκαταλελειμμένο χρυσωρυχείο στη Νότια Ντακότα.

Σε βάθος περίπου 1.600 μέτρων, βασική αποστολή των τεράστιων αισθητήρων του DUNE θα είναι να ανιχνεύουν τις δέσμες νετρίνων που θα εκπέμπονται από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή Fermi, σε απόσταση περίπου 1.300 χιλιομέτρων.

Ωστόσο, παράλληλα θα έχουν την ευκαιρία να καταγράφουν νετρίνα που προέρχονται από μεγάλους αστέρες όταν αυτοί καταρρέουν, και οι οποίοι είναι πολύ πιθανό να εξελιχθούν σε μαύρες τρύπες.

Μέχρι σήμερα, δεν έχουν ποτέ μελετηθεί με τόση λεπτομέρεια οι εκπομπές νετρίνων από άστρα που καταρρέουν. «Θα πρέπει βέβαια να σταθούμε τυχεροί», σημειώνει ο Μαρκ Τόμσον, εκπρόσωπος Τύπου του πειράματος. «Αν τα καταφέρουμε όμως, θα είναι μία από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις».

Οι μαύρες τρύπες δημιουργούνται από την κατάρρευση μεγάλων αστέρων, συνήθως με οκταπλάσια μάζα από τον Ήλιο. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετά αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με τον τρόπο που εξελίσσεται αυτή η διαδικασία. Για παράδειγμα, πόσο συχνά προκύπτει όντως μία μαύρη τρύπα; Σε ποια φάση της κατάρρευσης αναπτύσσεται αυτή;

Αυτό που γνωρίζουν οι επιστήμονες είναι πως στο εσωτερικό του πυρήνα ενός τέτοιου αστέρα, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια ενώνονται κάτω από τη μεγάλη πίεση, παράγοντας έτσι νετρόνια και νετρίνα. Η ύλη συμπιέζεται προς το κέντρο του ουράνιου σώματος: σύμφωνα με τη θεωρία, το αποτέλεσμα είναι μία πολύ ισχυρή έκρηξη (έκρηξη υπερκαινοφανούς).

Η συνέπεια είναι όση μάζα απομείνει να σχηματίσει έναν αστέρα νετρονίων. Κάποιες φορές όμως ο αστέρας δεν «αναφλέγεται», γεγονός που οδηγεί στη «γέννηση» μιας μαύρης τρύπας.

Μέσω της ανίχνευσης των νετρονίων, οι αισθητήρες του DUNE θα καταγράψουν τις εκπομπές από κάποια βαρυτική κατάρρευση αστέρα στον Γαλαξία μας, είτε αυτή οδηγήσει στον σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας είτε όχι.

Η ευαισθησία του DUNE θα είναι αρκετά μεγάλη, ώστε να μπορεί να αποτυπώσει αυτές τις εκπομπές. Πάντως, το συγκεκριμένο πείραμα δεν θα είναι αρκετό για να δώσει μία πλήρη εικόνα της «γέννησης». Γι’ αυτό τον σκοπό, θα χρειασθεί να επιστρατευθούν και άλλες εγκαταστάσεις στον πλανήτη, που θα μπορούν να συγκεντρώσουν διαφορετικού είδους δεδομένα από την αστρική κατάρρευση, όπως π.χ. τα βαρυτικά κύματα που θα προκληθούν.

Όσον αφορά πάντως το DUNE, οι μετρήσεις του δεν θα αποκαλύψουν μόνο τι συμβαίνει στον «πυρήνα» της βαρυτικής κατάρρευσης, αλλά θα δώσουν πληροφορίες και για τα ίδια τα νετρίνα, τα οποία συγκαταλέγονται στις πιο αινιγματικές κατηγορίες σωματιδίων για τους επιστήμονες. Έτσι, για παράδειγμα, οι επιστήμονες αναμένουν να ανακαλύψουν στοιχεία σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε κοσμικά νετρίνα που ανήκουν σε διαφορετικά είδη.
25/9/2015
Του Κώστα Δεληγιάννη
naftemporiki 

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου