Πέμπτη, 13 Ιουνίου 2013

Συμπαντικές πρωτιές

Εχετε αναρωτηθεί ποτέ ποιο είναι το μεγαλύτερο αντικείμενο στο Σύμπαν; Το πιο φωτεινό; Το πιο γρήγορο; Παντού γύρω μας υπάρχουν ρεκόρ, επομένως αυτά δεν θα μπορούσαν να απουσιάζουν από το κοσμικό επίπεδο.
Στις συμπαντικές διαστάσεις βέβαια οι πρωτιές στις κάθε είδους επιδόσεις αγγίζουν ιλιγγιώδη μεγέθη. Πέραν του ότι μπορούν να μας «ζαλίσουν», οι περισσότερες από αυτές αποτελούν ακραίες καταστάσεις οι οποίες αντιπροσωπεύουν τα όρια της Φυσικής, τουλάχιστον έτσι όπως εμείς τη γνωρίζουμε. Σήμερα παρουσιάζουμε τα πιο εντυπωσιακά κοσμικά ρεκόρ σε διάφορους τομείς. Η «ταπεινή» Γη δεν κατέχει κανένα από αυτά. Ενα ωστόσο βρίσκεται ακριβώς δίπλα της: το πιο ψυχρό σημείο του πλανητικού μας συστήματος κρύβεται - προς το παρόν - στις σκιές της Σελήνης.
Το πιο καυτό πράγμα στο Σύμπαν
Το ταξίδι για την εξερεύνηση των πιο καυτών γωνιών του Σύμπαντός μας θα πρέπει να ξεκινήσει από τον δικό μας Ηλιο. Με θερμοκρασία 5.800 βαθμών Κέλβιν το άστρο μας δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να χαρακτηριστεί ψυχρό, απέχει όμως πολύ από τα κοσμικά ρεκόρ στον τομέα. Οι γαλάζιοι υπεργίγαντες, των οποίων η μάζα συμπιέζει τον πυρήνα παγιδεύοντας τις πυρηνικές φλόγες στο εσωτερικό τους, ξεπερνούν τους 50.000 βαθμούς Κέλβιν. Οι επιδόσεις αυτές παρ' όλα αυτά υπερκαλύπτονται από ορισμένους λευκούς νάνους, συμπαγείς σφαίρες θερμότητας που απομένουν όταν ένα μικρό άστρο πεθάνει. Ενας από αυτούς, ο HD62166, φθάνει τους 200.000 βαθμούς Κέλβιν. Στο εσωτερικό των άστρων οι θερμοκρασίες αγγίζουν ακόμη υψηλότερα επίπεδα - στους «σταθερούς» εκπροσώπους του είδους το θεωρητικό ανώτατο όριο είναι οι 6 δισ. βαθμοί Κέλβιν. Σε αυτή τη θερμοκρασία η ύλη αρχίζει να εκπέμπει φωτόνια με τόσο υψηλή ενέργεια ώστε, όταν συγκρούονται, να μπορούν να δημιουργήσουν ζεύγη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων. Το αποτέλεσμα είναι μια ανεξέλεγκτη αντίδραση η οποία εξαφανίζει το άστρο σε μια κολοσσιαία έκρηξη. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως «σουπερνόβα αστάθειας ζεύγους» και μπορεί να φθάσει θερμοκρασίες όπως οι 200 δισ. βαθμοί Κέλβιν.
Και αυτό όμως είναι μηδαμινό σε σύγκριση με τις εκρήξεις ακτίνων γ, σύντομες εκλάμψεις φωτός με τεράστια ενέργεια που παρατηρούνται καθημερινά από τα τηλεσκόπια και πιστεύεται ότι σηματοδοτούν τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας. Παρ' ότι οι λεπτομέρειες της διαδικασίας είναι προς το παρόν άγνωστες, θεωρείται ότι στη διάρκειά της τα σωματίδια θερμαίνονται σε επίπεδα των τρισεκατομμυρίων βαθμών Κέλβιν. Πολύ πιο κοντά μας, στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN στη Γενεύη, τα πράγματα έγιναν ακόμη πιο καυτά. Εκεί, από τις 8 Νοεμβρίου ως τις 6 Δεκεμβρίου του 2010, πυρήνες ατόμων μολύβδου συγκρούστηκαν σε μια απόπειρα μίμησης ορισμένων από τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος. Το αποτέλεσμα ήταν η υψηλότερη θερμοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ στη Γη, μια υποατομική μπάλα φωτιάς αρκετών τρισεκατομμυρίων Κέλβιν.
Το πιο ψυχρό πράγμα στο Σύμπαν
Το ψυχρότερο σημείο στο ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται στη γειτονιά μας. Το 2009 το διαστημόπλοιο Lunar Reconnaissance Orbiter της NASA ανακάλυψε κοντά στον νότιο πόλο της Σελήνης κρατήρες που βρίσκονται υπό μόνιμη σκιά και σε θερμοκρασία μόλις 33 βαθμών Κέλβιν (-240 βαθμοί Κελσίου) - κατώτερη από αυτές που έχουν μετρηθεί ως σήμερα ακόμη και στον σκοτεινό μακρινό Πλούτωνα. Η εξερεύνηση ωστόσο συνεχίζεται και τα όργανα βελτιώνονται, οπότε το ρεκόρ αναμένεται στο μέλλον να περάσει κατά πάσα πιθανότητα σε κάποιον δορυφόρο ή πλανήτη που βρίσκεται σε μεγαλύτερη απόσταση από τον Ηλιο. Εκτός του ηλιακού μας συστήματος ένα νεφέλωμα αερίων γνωστό ως Μπούμερανγκ, που απέχει 5.000 έτη φωτός από τον πλανήτη μας, έχει θερμοκρασία 1 μόνο βαθμού Κέλβιν - μικρότερη ακόμη και από αυτή της διάχυτης στο Σύμπαν ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου που βρίσκεται στους 2,7 βαθμούς Κέλβιν.
Το αν το Μπούμερανγκ θα διατηρήσει τη θέση του ως του ψυχρότερου γνωστού φυσικού αντικειμένου θα φανεί στο μέλλον, ο άνθρωπος όμως στον τομέα αυτόν έχει ξεπεράσει τη φύση. Το 2003, σε ένα εργαστήριο του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, ένα νέφος ατόμων νατρίου ψύχθηκε στους 0,45 νανοκέλβιν - λιγότερο από το μισό δισεκατομμυριοστό ενός βαθμού επάνω από το απόλυτο μηδέν και πολύ ψυχρότερο από οτιδήποτε φαίνεται να χρειάζεται το ευρύτερο γνωστό Σύμπαν.
Ο μεγαλύτερος πλανήτης
Στο ηλιακό μας σύστημα κυριαρχεί ο Δίας. Οπως όλοι οι πλανήτες επάνω από ένα συγκεκριμένο μέγεθος, είναι ένας γίγαντας αερίων που αποτελείται από μια μάζα αερίων - κυρίως υδρογόνο και ήλιο. Ο μεγαλύτερος - και πλέον «αεριούχος» - πλανήτης που έχει μετρηθεί με ακρίβεια είναι ο TrES-4, ο οποίος απέχει 1.500 έτη φωτός από τη Γη. Εχει διάμετρο περίπου 1,8 φορές μεγαλύτερη από του Δία αλλά - μυστήριο - είναι πάρα πολύ ελαφρύς για τη μάζα του και υπολογίζεται ότι η πυκνότητά του είναι μικρότερη από αυτή του φελλού. Πρόσφατα ωστόσο οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι ο εξωπλανήτης WASP-17b είναι ακόμη πιο μεγάλος - με διάμετρο σχεδόν διπλάσια από του Δία - και ακόμη πιο ελαφρύς.
Το πιο γρήγορο πράγμα στο Σύμπαν
Η ταχύτητα είναι σχετική. Δεν υπάρχει απόλυτο πρότυπο για το «στατικό» στο Σύμπαν. Ισως το κοντινότερο σε αυτό είναι η διάχυτη κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου (CMB). Η συχνότητά της, που μετατοπίζεται λόγω του φαινομένου Ντόπλερ σε όλο τον ουρανό - μπλε προς τη μια κατεύθυνση, κόκκινο προς την άλλη - αποκαλύπτει ότι σε σχέση με τη CMB το ηλιακό μας σύστημα τρέχει με 600 χλμ. το δευτερόλεπτο. Οι μακρινοί γαλαξίες κινούνται επίσης ιλιγγιωδώς. Το Διάστημα επεκτείνεται συνεχώς, οπότε όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση όπου κοιτάζουμε τόσο πιο γρήγορα οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς. Πολύ μακριά από εμάς οι γαλαξίες φεύγουν με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να τους δούμε, γιατί η ακτινοβολία τους δεν μπορεί να φθάσει ως εμάς.
Τα ασύλληπτα αυτά ρεκόρ είναι γοητευτικά σε αφηρημένο επίπεδο, όμως η ταχύτητα αποκτά πολύ μεγαλύτερο ενδιαφέρον όταν κινείται κανείς γρήγορα σε σχέση με κάποιο μεγάλο κοντινό αντικείμενο. Στο ηλιακό μας σύστημα ο Ερμής, ο αγγελιοφόρος των θεών, είναι ο ταχύτερος πλανήτης με τροχιακή ταχύτητα περίπου 48 χλμ. το δευτερόλεπτο (η Γη κινείται μόλις με 30). Το 1976 ο Ερμής ξεπεράστηκε για πρώτη φορά από ένα ανθρώπινο δημιούργημα, το μη επανδρωμένο ερευνητικό σκάφος Helios 2, το οποίο ξεπέρασε τα 70 χλμ. το δευτερόλεπτο. Οι κομήτες που έρχονται προς τον Ηλιο από τις μακρινές περιοχές του ηλιακού μας συστήματος μπορούν να φθάσουν ως και τα 600 χιλ. το δευτερόλεπτο ενώ στις παρυφές του Γαλαξία μας τα λεγόμενα υπερταχύτατα άστρα κινούνται ταχύτερα από τον υπόλοιπο γαλαξία φθάνοντας τα 850 χιλ. το δευτερόλεπτο.
Αλλοι μάγοι των ιλιγγιωδών ταχυτήτων είναι τα πάλσαρ: μπορούν να περιστραφούν ως και 1.000 φορές το δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα η επιφάνειά τους να αγγίζει το 20% της ταχύτητας του φωτός ενώ την ίδια στιγμή το μαγνητικό πεδίο που προβάλλουν την ξεπερνά.
Ακόμη και τα στερεά αντικείμενα μπορούν να πλησιάσουν την ταχύτητα του φωτός με τη βοήθεια της βαρύτητας μιας μαύρης τρύπας. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που δημοσίευσαν πέρυσι δύο ιάπωνες επιστήμονες, αν δυο πέτρες «πιαστούν» σε αυτήν θα συγκρουστούν μεταξύ τους κινούμενες η μία προς την άλλη με ταχύτητα σχεδόν ίση με αυτή του φωτός.
Το μεγαλύτερο άστρο
Το VY του Μεγάλου Κυνός, 5.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη, θα μπορούσε να «καταπιεί» τον ήλιο μας 8 δισ. φορές. Μια εκτίμηση υπολογίζει τη διάμετρό του στα 3 δισ. χιλιόμετρα και τον τοποθετεί ανάμεσα στα λίγα άστρα που έχουν κερδίσει τον τίτλο του κόκκινου υπεργίγαντα. Κάποιοι όμως την αμφισβητούν υποστηρίζοντας ότι πρόκειται απλώς για έναν κόκκινο γίγαντα με διάμετρο 1 δισ. χιλιομέτρων.
Το πιο λαμπρό πράγμα στο Σύμπαν
Οι μονάδες μέτρησης της καθημερινότητάς μας είναι πολύ μικρές για να περιγράψουν τη λαμπρότητα του Σύμπαντος. Αντί γι' αυτές οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν ως πρότυπο «λάμπας» τον Ηλιο και την εκτυφλωτική φωτεινότητά του των 4 Χ 1026 Watt.
Από την άποψη της φωτεινότητας ο Ηλιος μας είναι άνω του μετρίου, υπάρχουν όμως κάποια άστρα που τον ξεπερνούν κατά πολύ. Το φωτεινότερο παράδειγμα που είναι ορατό με γυμνό μάτι είναι το Εψιλον του Ωρίωνα, το μεσαίο άστρο στη Ζώνη του Ωρίωνα. Απέχει από εμάς 1.300 έτη φωτός και είναι 400.000 φορές λαμπρότερο από τον Ηλιο. Ακόμη πιο μακριά στον γαλαξία μας ή «θαμπωμένα» από τη σκόνη υπάρχουν ακόμη πιο λαμπρά άστρα όπως το ασταθές Ητα της Τρόπιδος, το οποίο λάμπει όσο 5 εκατομμύρια Ηλιοι. Τον Ιούλιο του 2010 οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα νέο ρεκόρ. Το R136a1, ένα άστρο στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, είναι σχεδόν όσο 9 δισ. Ηλιοι. Η μάζα του εκτιμάται ότι είναι 250 φορές μεγαλύτερη από του Ηλίου με αποτέλεσμα να είναι βαρύτερο από όσο θεωρείται δυνατόν, τουλάχιστον για ένα άστρο που αποτελείται από το χημικό μείγμα που υπάρχει στον δικό μας γαλαξία και στους γειτονικούς του. Μήπως αποτελείται από κάποια σχεδόν ανόθευτη πηγή υδρογόνου και ηλίου η οποία με κάποιο τρόπο έχει επιβιώσει ανέπαφη από τις απαρχές του Σύμπαντος; 'Η μήπως κάτι δεν πάει καλά στις θεωρίες μας σχετικά με την αστρική δομή;
Κάποια μεγάλα άστρα είναι ακόμη πιο φωτεινά, όμως μόνο για μερικές εβδομάδες και με κόστος τη ζωή τους. Ο σουπερνόβα SN 2005ap, σε έναν γαλαξία σε απόσταση 4,7 δισ. ετών φωτός, κατέχει το ρεκόρ της μεγαλύτερης αστρικής έκρηξης που έχει καταγραφεί, με λαμπρότητα 100 δισ. Ηλίων.
Οι εκρήξεις ακτίνων γ διαρκούν μόλις μερικά δευτερόλεπτα αλλά, με φωτεινότητα που μπορεί να ξεπεράσει τους 1018 Ηλιους, κάνουν ακόμη και την ηλιακή μονάδα μέτρησής μας να φαίνεται παράλογα αδύναμη.
Αν αυτό σας φαίνεται απογοητευτικά πρόσκαιρο, τότε τα λαμπρότερα σταθερά φωτεινά αντικείμενα στο Σύμπαν είναι τα κβάζαρ, η πυκνή άλως υλικού που περιβάλλει τις μαύρες τρύπες και, καθώς στροβιλίζεται προς το εσωτερικό τους, μπορεί να λάμψει όσο περισσότερο από τριάντα τρισεκατομμύρια Ηλιοι.
Ο μεγαλύτερος γαλαξίας
Σύμφωνα με το καθιερωμένο μοντέλο του σχηματισμού των γαλαξιών οι μεγαλύτεροι γαλαξίες είναι ελλειπτικά τέρατα που έχουν σχηματιστεί από τη σύγκρουση πολλών μικρότερων γαλαξιών. Ο μεγαλύτερος γνωστός είναι ο IC 1101, στο κέντρο του σμήνους γαλαξιών Abell 2029, ένα δισ. έτη φωτός από εμάς. Το πλάτος του είναι περίπου 6 εκατομμύρια έτη φωτός, το οποίο σημαίνει ότι έχει κατά χιλιάδες φορές μεγαλύτερο όγκο από τον δικό μας Γαλαξία.
Το πιο στρογγυλό πράγμα στο Σύμπαν
Στη μεσαιωνική κοσμολογία το Σύμπαν ήταν μια σειρά από τέλειες κρυστάλλινες σφαίρες που αναπαριστούσαν τον ήλιο, το φεγγάρι, τους πλανήτες και τα αστέρια. Σήμερα ξέρουμε ότι το Διάστημα δεν είναι και τόσο «καλλίγραμμο». Περιλαμβάνει όμως κάτι που να πλησιάζει σε αυτό το όραμα της σφαιρικής τελειότητας;
Οι πλανήτες αναγκάζονται να παίρνουν σχετικά σφαιρικό σχήμα από τη δύναμη της βαρύτητάς τους. Τα πιο μεγάλα εξογκώματα και οι πιο βαθιές ρυτίδες της Γης, από το όρος Εβερεστ ως την τάφρο των Μαριανών, δεν «ξεφεύγουν» περισσότερο από 0,2% από την ακτίνα της. Αν δεν ήταν ελαφρώς πεπλατυσμένος στους πόλους και διογκωμένος στον Ισημερινό εξαιτίας της καθημερινής περιστροφής του, ο πλανήτης μας θα μπορούσε να αποτελεί μια ωραία κοσμική μπάλα του μπιλιάρδου.
Η Γη είναι παρ' όλα αυτά σχετικά ανώμαλη σε σύγκριση με τα άστρα νετρονίου, των οποίων η βαρύτητα είναι περίπου 200 δισ. φορές μεγαλύτερη από αυτή του πλανήτη μας. Εδώ οι ανωμαλίες ισοπεδώνονται: το αντίστοιχο του Εβερεστ σε ένα άστρο νετρονίου δεν θα ξεπερνούσε σε ύψος τα 5 χιλιοστά. Εφόσον τα άστρα του είδους έχουν συνήθως διάμετρο 10 ως 15 χιλιόμετρα, το υψόμετρο αυτό είναι μικρότερο από το ένα εκατομμυριοστό της ακτίνας τους. Για 16 μήνες από το 2004 ως το 2005 εμείς οι άνθρωποι στείλαμε στο Διάστημα μπάλες που ανταγωνίστηκαν τα άστρα νετρονίων σε σφαιρικότητα. Ο δορυφόρος Gravity Probe B «μέτρησε» τη στρέβλωση του χωροχρόνου που πρόβλεψε ο Αϊνστάιν με τη βοήθεια τεσσάρων γυροσκοπίων που περιλάμβαναν μικρές σφαίρες από χαλαζία οι οποίες δεν παρουσίαζαν ανωμαλίες μεγαλύτερες από 0,4 του εκατομμυριοστού. Η σχετικότητα μας προσφέρει όμως κάτι ακόμη πιο στρογγυλό. Ο ορίζοντας γεγονότων μιας μαύρης τρύπας σηματοδοτεί την περιοχή από την οποία ούτε καν το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει ώστε να φθάσει το μάτι ενός μακρινού παρατηρητή. Δεν πρόκειται ακριβώς για επιφάνεια: δεν θα μπορούσατε να τη χαϊδέψετε με το χέρι σας και να θαυμάσετε τη στιλπνότητά της.
Σύντομα όμως οι αστρονόμοι ίσως είναι σε θέση να μας παρουσιάσουν απεικονίσεις του ορίζοντα γεγονότων κάποιας μαύρης τρύπας δίνοντάς μας μια σαφή εικόνα αυτών των ψευδοεπιφανειών οι οποίες αποτελούν ίσως ό,τι πιο κοντινό στην απόλυτη σφαιρικότητα υπάρχει στη φύση. Η παρατήρηση της ύλης που πέφτει μέσα σε έναν ορίζοντα γεγονότων θα αποτελέσει ένα ακόμη σκληρότερο τεστ του Αϊνστάιν. Αν δούμε ίχνη αερίων σε τροχιές έστω και ελάχιστα διαφορετικές από τις προβλέψεις του ίσως να χρειαστούμε μια καινούργια θεωρία για τη βαρύτητα. Και φυσικά αν αποδειχθεί ότι οι μαύρες τρύπες δεν διαθέτουν τον αναμενόμενο ορίζοντα γεγονότων, θα υποστούμε μια ακόμη δυσάρεστη έκπληξη.
Το πιο σκοτεινό πράγμα στο Σύμπαν
Οι γαλαξίες μας φαίνονται σαν αστραφτερά κοσμήματα, διακοσμημένα με δισεκατομμύρια λαμπερά αστέρια και φωτεινά νεφελώματα. Αυτό όμως δεν ισχύει για τον Segue 1, τον κρυφό γαλαξία της κοσμικής περιοχής μας. Βρίσκεται μόλις 75.000 έτη φωτός μακριά μας - το οποίο σημαίνει ότι τοποθετείται στην κοντινή γειτονιά του δικού μας Γαλαξία - αλλά παρ' όλα αυτά δεν τον είχαμε ανακαλύψει ως το 2005 επειδή το συνολικό φως που εκπέμπει είναι μόλις 300 φορές περισσότερο από αυτό του Ηλίου μας.
Αυτό είναι παράξενο. Τα λίγα άστρα του Segue 1 περιφέρονται αρκετά γρήγορα, οπότε η βαρύτητά του θα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρή - κάτι το οποίο σημαίνει ότι θα πρέπει να δημιουργείται από τουλάχιστον ένα εκατομμύριο ηλιακές μάζες. Τα άστρα και τα αέριά του που είναι ορατά δεν μπορούν ωστόσο να δικαιολογήσουν μια τέτοια βαρύτητα, κάτι το οποίο υποδηλώνει ότι θα πρέπει να αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από «εξωτική» σκοτεινή ύλη.
Η μελέτη γαλαξιών νάνων σαν τον Segue 1 θα μπορούσε να μας πει περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη. Για παράδειγμα, αν οι πυρήνες αυτών των γαλαξιών είναι λιγότερο πυκνοί από ό,τι προβλέπουν οι καθιερωμένες θεωρίες σχετικά με τη συμπεριφορά της ψυχρής σκοτεινής ύλης, τότε αυτό θα σημαίνει ότι η εν λόγω ύλη είναι θερμή ή ότι έχει τάση να αυτοκαταστρέφεται ή ότι αποτελείται από υπερ-ελαφρά και εγγενώς «θαμπά» σωματίδια. Ακόμη καλύτερο θα ήταν αν μπορούσαμε να βρούμε ένα «σκοτεινό άστρο» - μια ψυχρή, παχουλή μάζα αερίων που θερμαίνεται απαλά στο εσωτερικό της από σκοτεινή ύλη η οποία αποσυντίθεται. Τέτοια άστρα πιστεύεται ότι υπήρξαν στα πολύ πρώτα στάδια του Σύμπαντος και ίσως κάποια να εξακολουθούν να περιφέρονται σήμερα, όμως κανείς ως τώρα δεν τα έχει συναντήσει.
Εν τω μεταξύ ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων του CERN προσπαθεί να συλλάβει κάποια σωματίδια σκοτεινής ύλης, οπότε δεν αποκλείεται το πιο καυτό πράγμα στη Γη να φωτίσει σύντομα το σκοτεινότερο πράγμα στο Σύμπαν. Το πιο πυκνό πράγμα στο Σύμπαν Στις θερμοκρασίες και πιέσεις που επικρατούν στην επιφάνεια της Γης το πυκνότερο γνωστό υλικό είναι το μεταλλικό στοιχείο όσμιο: έχει πυκνότητα 22 γραμμ. ανά κυβικό εκατοστό, το οποίο σημαίνει ότι ποσότητα ίση με μία κουταλιά του γλυκού ζυγίζει περισσότερο από 100 γραμμάρια. Πιέσεις πολύ μεγαλύτερες από αυτές που συναντούμε στη Γη υπάρχουν στον πυρήνα ενός γιγαντιαίου άστρου που έχει καταρρεύσει και είναι γνωστό ως άστρο νετρονίου. Εκεί η ύλη παίρνει μια υπερβολικά πυκνή και εξωτική μορφή - θα πρέπει να αποτελείται κυρίως από νετρόνια και ενδεχομένως ελάχιστα πρωτόνια και ηλεκτρόνια στριμωγμένα ασφυκτικά μεταξύ τους. Ενα κυβικό μέτρο αυτής της «νετρονιακής» ύλης μπορεί να έχει μάζα ως και 1018 κιλά ή ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια τόνους. Ενα ακόμη πυκνότερο υποθετικό υλικό ίσως υπάρχει στον πυρήνα των άστρων νετρονίου: η ύλη κουάρκ, στην οποία τα πρωτόνια και τα νετρόνια διαλύονται στα σωματίδια που τα αποτελούν. Τα τελευταία στοιχεία αμφισβητούν ωστόσο την ύπαρξή της: δύο νεοανακαλυφθέντα άστρα νετρονίων είναι τόσο βαριά που το πιθανότερο είναι ότι θα συνέθλιβαν οποιαδήποτε ύλη κουάρκ στο εσωτερικό τους. Η ύλη νετρονίων ή η ύλη κουάρκ ενδέχεται να είναι η πυκνότερη μορφή ύλης στο Σύμπαν, δεν είναι όμως μάλλον το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένο το πυκνότερο αντικείμενο.
Αν συμπιέσει κανείς πολύ ένα άστρο νετρονίων, αυτό θα μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Οχι βεβαίως ότι όλες οι μαύρες τρύπες είναι ιδιαίτερα πυκνές: στην πραγματικότητα οι μεγάλες, όπως μετρούνται από τον ορίζοντα των γεγονότων τους, είναι μάλλον αιθέριες. Μια τεράστια μαύρη τρύπα στον κοντινό γαλαξία Μ87 έχει μάζα 6,4 δισ. φορές μεγαλύτερη από του Ηλίου, αλλά πυκνότητα 0,37 κιλά ανά κυβικό μέτρο - είναι δηλαδή ελαφρότερη από τον αέρα. Από την άλλη πλευρά, η μικρότερη γνωστή μαύρη τρύπα - η XTE 11650-500 - έχει μάζα μόλις 3,8 φορές μεγαλύτερη από του Ηλίου, αλλά η πυκνότητά της φθάνει στα 1018 ανά κυβικό μέτρο.
Αν βρεθεί κάποια μικρότερη, θα ξεπεράσει την ύλη νετρονίων στα ρεκόρ της πυκνότητας. Μέσα στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας τα πράγματα γίνονται ακόμη πιο παράξενα. Η θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι η ύλη συμπιέζεται σε ένα μαθηματικό σημείο άπειρης πυκνότητας -ab αν και αυτή η θεωρία καταρρέει σε αυτές τις τόσο ακραίες συνθήκες όπου τα κβαντικά φαινόμενα αρχίζουν να μπερδεύουν τον χωροχρόνο. Εδώ, στο σημείο όπου η βαρύτητα συναντά τον κβαντικό κόσμο, βρίσκεται το μεγάλο σύνορο της θεμελιώδους φυσικής. Εξετάζοντας τέτοιου είδους ακραίες καταστάσεις όπως η μοναδικότητα των μαύρων τρυπών οι φυσικοί ελπίζουν να κατανοήσουν κάποτε τη βαθύτερη βάση της πραγματικότητας.
Μήπως η καρδιά μας μαύρης τρύπας κρύβει ένα κουβάρι από παλλόμενες χορδές ή μια κβαντική σκουληκότρυπα; Δεν ξέρουμε, οι υπολογισμοί όμως δίνουν ένα ανώτατο όριο για την πυκνότητα, το οποίο είναι γνωστό ως πυκνότητα Πλανκ και βρίσκεται στα 5 Χ 1096 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Το πυκνότερο πράγμα στο Σύμπαν ίσως δεν μπορεί να είναι πυκνότερο από αυτή την τιμή - όποιο και αν είναι αυτό.
Το μεγαλύτερο τεχνητό αντικείμενο
Αν εν τω μεταξύ δεν ανακαλυφθεί κάποιος εξωγήινος γιγαντιαίος μονόλιθος, η μεγαλύτερη γνωστή τεχνητή δομή στο Διάστημα είναι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός: έχει μήκος 109 μέτρα και ζυγίζει 370 τόνους.
Η μεγαλύτερη τρύπα
Δεν είναι μια μαύρη τρύπα, προς έκπληξή σας, αλλά μια μεγαλύτερη έκταση μαύρου σκοταδιού. Αν φανταστούμε το Σύμπαν σε μεγαλύτερη κλίμακα, οι γαλαξίες είναι τοποθετημένοι σε διατάξεις με κενά μεταξύ τους. Το μεγαλύτερο τέτοιο κενό - το οποίο ανακαλύφθηκε το 2007 - υπολογίζεται ότι έχει μήκος περίπου 1 δισ. έτη φωτός. Μια εξωπραγματική θεωρία προτείνει ότι πρόκειται για «σημάδι» που άφησε μια παλιά συνάντηση με ένα άλλο Σύμπαν.
Πηγή: tovima.gr

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

ShareThis

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...