Οι μαύρες τρύπες μπορεί να μας δείξουν αν υπάρχουν οι πρόσθετες διαστάσεις

Ο Amitai Bin-Nun, ένας θεωρητικός αστροφυσικός και κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανία, αναφέρει σε μια εργασία του ότι η κάμψη του φωτός (λόγω της ισχυρής βαρύτητας) που περνά δίπλα από μια μαύρη τρύπα, μπορεί να μας δείξει αν υπάρχουν πρόσθετες διαστάσεις.

Οι περισσότερες εργασίες των αστροφυσικών που μελετούν τα φαινόμενα του βαρυτικού φακού ή την κάμψη του φωτός, αναφέρονται σε γαλαξίες ή σε σμήνη γαλαξιών. Η νέα έρευνα του Amitai Bin-Nun χρησιμοποιεί την μαύρη τρύπα που πιστεύεται ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία μας.

“Βρήκαμε ότι, αν το σύμπαν μας περιγράφεται από θεωρίες που ενσωματώνουν πρόσθετες διαστάσεις, τότε το φως κοντά στη υπερβαρέα μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας μπορεί να φαίνεται πιο φωτεινή απ ‘ό, τι αν ζούμε σε ένα σύμπαν χωρίς επιπλέον διαστάσεις,”, λέει ο Bin-Nun. "Αν λοιπόν ανιχνεύαμε εικόνες με πιο φωτεινή ένταση αυτό θα αποτελούσε απόδειξη ότι υπάρχουν επιπλέον διαστάσεις και θα ήταν μία εξαιρετικά σημαντική εξέλιξη."

Ο Bin-Nun μελέτησε το φαινόμενο του βαρυτικού φακού για τα άστρα που είναι σε τροχιά γύρω από το Sagittarius A* ή Sgr Α*, μια ραδιοφωνική πηγή στο κέντρο του Γαλαξία μας. Ο Sgr A* επελέγη διότι φιλοξενεί τη μαύρη τρύπα που υποθέτουμε ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία μας. Η ισχυρή βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας στρεβλώνει το φως από το Sgr A * προτού αυτό φτάσει στη Γη, δημιουργώντας την ψευδαίσθηση πολλαπλών εικόνων του ίδιου άστρου.

Ο Bin-Nun προσομοίωσε τις τροχιές των άστρων κοντά στην μαύρη τρύπα και αντιμετώπισε το κάθε αστέρι ως μια πηγή φωτός που εστιάζεται από τη μαύρη τρύπα. Για κάθε αστέρι, ο Bin-Nun διαπίστωσε ότι η φωτεινότητα του δευτερογενούς ειδώλου θα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου και αναμένεται να κορυφωθεί η φωτεινότητα του, όταν το αστέρι σχεδόν ευθυγραμμιστεί με το Sgr Α *.

Στη συνέχεια, επανέλαβε την ανάλυση του υποθέτοντας ότι η μαύρη τρύπα περιγράφεται από μια μετρική, που προέρχεται από το θεωρητικό σενάριο του κόσμου με βράνες των Randall-Sundrum. Αυτό το σενάριο προβλέπει μια επιπλέον πέμπτη διάσταση. Αν λοιπόν αυτή η περιγραφή της μαύρης τρύπας είναι σωστή, τότε η δευτερογενής εικόνα του άστρου S2 θα είναι μέχρι και 44 τοις εκατό φωτεινότερη στις αρχές του 2018 όταν φτάσει στο αποκορύφωμά της φωτεινότητας της, παρέχοντας έτσι στοιχεία για την παρουσία μιας πέμπτης διάστασης, όπου εκεί ‘διασκορπίζεται’ η βαρύτητα (γι αυτό και φαίνεται πιο ασθενική από τις υπόλοιπες δυνάμεις). Αν δεν δούμε αυτή την άνοδο της φωτεινότητας, τότε η τετραδιάστατη περιγραφή της μαύρης τρύπας θα πρέπει να θεωρείται η πιο ακριβής.

Ακόμη και αν το σύμπαν δεν είναι πέντε διαστάσεων, ή η ανάλυση αυτή δεν εφαρμόζεται για άλλους λόγους, «Θα έχουμε δείξει ότι οι εναλλακτικές θεωρίες της βαρύτητας έχουν τη δυνατότητα δημιουργίας ενός φαινομένου μεγάλου βαρυτικού εστιασμού και θα πρέπει να εξετάσουμε τον βαρυτικό εστιασμό ως δοκιμή για τις θεωρίες της βαρύτητας», αναφέρει ο Bin-Nun.

Τα ευρήματα συναντούν αρκετές επιφυλάξεις.

Ορισμένες υποθέσεις σχετικά με τη μορφή της μαύρης τρύπας έγιναν μη γνωρίζοντας πως είναι διαμόρφωση του χώρου γύρω από μια μαύρη τρύπα 5 διαστάσεων. Οι ερευνητές, επίσης, δεν έλαβαν υπόψη την περιστροφή της μαύρης τρύπας, γεγονός που μπερδεύει την ανάλυση. Είναι επίσης πολύ πιθανό ότι, επειδή η εικόνα του άστρου είναι πολύ κοντά στην μαύρη τρύπα και η ανάλυση των επίγειων τηλεσκοπίων είναι περιορισμένη, τότε το φως από τα μεγαλύτερα και πιο κοντινά αντικείμενα θα μπορούσε να επισκιάσει την εικόνα του άστρου, πράγμα που σημαίνει ότι οι παρατηρητές δεν θα είναι σε θέση να απομονώσουν τις επιπτώσεις του συγκεκριμένου φαινομένου. Αυτά λένε ορισμένοι ειδικοί κρίνοντας την εργασία του Bin-Nun.

Όμως αυτός πιστεύει πως η μελλοντική λειτουργία του Extremely Large Telescope, ένα τηλεσκόπιο με κάτοπτρο 42 μέτρων που ετοιμάζεται για την επόμενη δεκαετία, θα προσφέρει ικανή ανάλυση για να εξετάσουμε αν ο Κόσμος μας έχει πρόσθετες διαστάσεις.

physics4u.gr