Μαύρη τρύπα ονομάζεται το σημείο του χωροχρόνου, στο οποίο οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο μεγάλες, ώστε τίποτα -ούτε καν το φως- να μην μπορεί να ξεφεύγει από αυτό. Αποτελεί ένα από τα πιο εκπληκτικά και παράξενα φαινόμενα του διαστήματος.
Πώς δημιουργείται όμως μια μαύρη τρύπα;
Σε μικρότερα αστέρια, όταν καταρρεύσουν, ο νέος πυρήνας θα μετατραπεί σε αστέρα νετρονίων ή σε λευκό νάνο. Σε γιγάντια αστέρια όμως που ο πυρήνας περιείχε περισσότερο υλικό από δυόμισι ηλιακές μάζες στην τελική φάση της εξέλιξης του άστρου, έχασε την πάλη του ενάντια στη βαρύτητα, με αποτέλεσμα να συμπιέζεται διαρκώς από εκείνη, δημιουργώντας έτσι μια μαύρη τρύπα.
Είδη μιας μαύρης τρύπας
Οι μαύρες τρύπες μέχρι τις μέχρι τώρα γνώσεις μας μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες που καθορίζονται από τη μάζα και το μέγεθός τους: οι αρχέγονες (ή μικροσκοπικές), οι αστρικές και οι υπερμεγέθεις.
Οι μικρότερες είναι γνωστές ως αρχέγονες μαύρες τρύπες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτός ο τύπος μαύρης τρύπας είναι τόσο μικρός όσο ένα άτομο, αλλά συγκεντρώνει τη μάζα ενός μεγάλου βουνού.
Ο πιο συνηθισμένος τύπος μεσαίου μεγέθους μαύρων οπών ονομάζεται "αστρικός". Η μάζα μιας αστρικής μαύρης τρύπας μπορεί να είναι έως και 20 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου και μπορεί να χωρέσει μέσα σε μια σφαίρα με διάμετρο περίπου 16 χιλιομέτρων. Δεκάδες μαύρες τρύπες αστρικής μάζας ενδέχεται να υπάρχουν εντός του Γαλαξία μας.
Οι μεγαλύτερες μαύρες τρύπες ονομάζονται "υπερμεγέθεις". Αυτές οι μαύρες τρύπες έχουν μάζα μεγαλύτερη από 1 εκατομμύριο Ήλιους μαζί και θα χωρούσαν μέσα σε μια σφαίρα με διάμετρο περίπου όσο το μέγεθος του ηλιακού συστήματος μας. Επιστημονικά στοιχεία δείχνουν ότι κάθε μεγάλος γαλαξίας περιέχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του. Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας ονομάζεται Τοξότης Α. Έχει μάζα ίση με περίπου 4 εκατομμύρια Ήλιους.
Ιστορία ανακάλυψης
Η ιδέα για ένα τεράστιο σώμα από το οποίο δεν θα μπορούσε να δραπετεύσει ούτε το φως προτάθηκε από τον αστρονομικό πρωτοπόρο και Άγγλο κληρικό Τζον Μίτσελ σε ένα δημοσίευμα που εκδόθηκε τον Νοέμβριο του 1784. Οι απλοϊκοί υπολογισμοί του Μίτσελ έδειχναν ότι έναν τέτοιο σώμα ενδεχομένως να έχει την ίδια πυκνότητα με αυτή του Ήλιου. Κατέληγε ότι ένα τέτοιο σώμα θα μπορούσε να σχηματιστεί όταν η διάμετρος ενός άστρου υπερβαίνει αυτή του Ήλιου, και ταχύτητα διαφυγής της επιφάνειας υπερβαίνει τη συνηθισμένη ταχύτητα του φωτός. Ο Μίτσελ παρατήρησε σωστά ότι τέτοια υπερμεγέθη αλλά μη ακτινοβόλα σώματα μπορούν να παρατηρηθούν από τις βαρυτικές επιδράσεις σε κοντινά ορατά σώματα και τα ονόμασε «σκοτεινά άστρα».
Το 1916, λίγο καιρό αφότου ο Αϊνστάιν δημοσίευσε τις πολύπλοκες εξισώσεις που διέπουν τη Θεωρία της Σχετικότητας, ο Γερμανός αστρονόμος Karl Schwarzschild υποστήριξε ότι ένα τεράστιο αντικείμενο, συμπιεσμένο σε ένα μοναδικό σημείο θα μπορούσε να παραμορφώσει το χώρο γύρω του σε τέτοιο βαθμό, που ούτε το φως να μη μπορεί να διαφύγει.
Παρότι μια μαύρη τρύπα φαινόταν να «ρουφά» τα πάντα σαν ηλεκτρική σκούπα, το φως δε θα μπορούσε να διαφύγει από το αντικείμενο του Schwarzschild, μόνο αν ήταν μέσα σε μια συγκεκριμένη ακτίνα, τη λεγόμενη ακτίνα Schwarzschild. Πέρα από αυτόν τον «ορίζοντα» θα μπορούσε να εγκαταλείψει με ασφάλεια την περιοχή μιας μαύρης τρύπας.
Ο όρος «μαύρη τρύπα» είναι ευρύτατα διαδεδομένος και επινοήθηκε το 1967 από τον Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό, Τζον Γουίλερ.
