Οπενχάιμερ: Η συνεισφορά του στην μελέτη των μελανών οπών

Τον τελευταίο καιρό γίνεται λόγος για την πολυαναμενόμενη ταινία «Oppenheimer», η οποία πρόκειται να κυκλοφορήσει στους Ελληνικούς κινηματογράφους τον Αύγουστο του 2023. Η εν λόγω ταινία, αποτελεί τη βιογραφία του Ρόμπερτ Οπενχάιμερ, γνωστού ως «πατέρα της ατομικής βόμβας». Ωστόσο, πριν αναλάβει την επιστημονική ηγεσία του Manhattan Project, για την κατασκευή των πρώτων ατομικών βομβών και λάβει τον παραπάνω τίτλο, ο Οπενχάιμερ είχε ασχοληθεί ενεργά με την μελέτη των μελανών οπών.

Η ιδέα για την ύπαρξη μελανών οπών γεννήθηκε κατά τη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου, από τον Καρλ Σβάρτσιλντ. Το 1915, ο ίδιος κατάφερε να βρει μια ακριβή μαθηματική λύση στις εξισώσεις πεδίου της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ωστόσο, στη λύση αυτών των εξισώσεων βρέθηκε ένα σημείο γνωστό σήμερα ως «μοναδικότητα», όπου η Φυσική όπως την γνωρίζουμε καταρρέει. Η μοναδικότητα αποτελεί την καρδία μιας μαύρης τρύπας και σήμερα γνωρίζουμε πως η καμπύλωση του χωροχρόνου γύρω από αυτό το σημείο τείνει στο άπειρο. Ο Σβάρτσιλντ υπολόγισε, επίσης, την ομώνυμη οριακή ακτίνα (Rs) όπου η ταχύτητα διαφυγής είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός. Πιο συγκεκριμένα, βρήκε πως για ακτίνες μικρότερες τις Rs προκύπτει μια μαύρη τρύπα και τίποτα πια δεν μπορεί να δραπετεύσει από αυτήν, ούτε καν το φως. Η περίμετρος που ορίζεται από την ακτίνα Σβάρτσιλντ, ονομάστηκε «ορίζοντας γεγονότων».

Με την περιγραφή του Σβάρτσιλντ γεννήθηκε θεωρητικά η έννοια της μαύρης τρύπας, χωρίς να είναι ακόμα βέβαια γνωστό πως μπορεί να δημιουργηθεί ένα τόσο πυκνό σώμα με τις παραπάνω ιδιότητες. Αρκετά χρόνια μετά, το 1939, ο Οπενχάιμερ αναζήτησε τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαν να έχουν δημιουργηθεί οι μελανές οπές. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, περιέγραψε ότι ένα αστέρι μεγάλης μάζας που έχει εξαντλήσει τα ενεργειακά του αποθέματα, θα καταρρεύσει υπό την ίδια του τη βαρύτητα. Το μοντέλο αυτό για τον σχηματισμό των μαύρων τρυπών χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα. Στη δημοσίευση των Οπενχάιμερ και Σνάϊντερ με τίτλο “On Continued Gravitational Contraction” παρουσιάζονται οι λύσεις των εξισώσεων που περιγράφουν αυτή τη διαδικασία.

Ο Οπενχάιμερ και οι συνάδελφοι του δημιούργησαν το παραπάνω μοντέλο κάνοντας απλές υποθέσεις και αγνοώντας τις περιστροφικές κινήσεις καθώς και την επίδραση της κβαντικής φυσικής. Τελικά, στις δεκαετίες που ακολούθησαν αποδείχθηκε πως η ιδέα τους για τον σχηματισμό των μαύρων τρυπών μπορεί να ισχύσει και σε πιο συνθέτες περιπτώσεις, χωρίς τις αρχικές απλοποιήσεις. Έτσι, ο Οπενχάιμερ παραμένει από τους πρώτους επιστήμονες που κατάλαβαν πραγματικά τη φυσική γύρω από τη γέννηση μιας μελάνης οπής.

Τρία χρόνια αργότερα, ο Οπενχάιμερ ταξίδεψε στο Los Alamos, εδραιώνοντας τη θέση του στην ιστορία και στην αντίληψη του κοινού ως «ο πατέρας της ατομικής βόμβας». Ωστόσο, πολλοί και ειδικά οι επιστήμονες, τον θυμούνται για τη σημαντική συνεισφορά του στην κατανόηση της ύπαρξης των μελανών οπών.

Διαβάστε ΕΔΩ όλα τα αστρονομικά νέα.

Πηγή: astronio.gr