Η Γενική Σχετικότητα σε δράση γύρω από μία μαύρη τρύπα

Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτομαγνητισμός (frame dragging) και, σύμφωνα με αυτό, οποιοδήποτε ουράνιο σώμα περιστρέφεται «παρασύρει» στην ίδια κίνηση και τον χωρόχρονο, συστρέφοντάς τον τοπικά.

Την πιο λεπτομερή μέχρι σήμερα εικόνα για τον τρόπο λειτουργίας ενός φαινομένου που προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, και το οποίο είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί, αποτυπώνει μελέτη φυσικών από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ.Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτομαγνητισμός (frame dragging) και, σύμφωνα με αυτό, οποιοδήποτε ουράνιο σώμα περιστρέφεται «παρασύρει» στην ίδια κίνηση και τον χωρόχρονο, συστρέφοντάς τον τοπικά.
Ο βαθμός της παραμόρφωσης εξαρτάται από τη μάζα του σώματος, γι’ αυτό και η ομάδα από την Ολλανδία επέλεξε να μελετήσει τον βαρυτομαγνητισμό σε μία από τις πιο ακραίες του εκδοχές. Έτσι, μελέτησε πώς παρασύρει τον χωρόχρονο στην περιστροφική της κίνηση μία μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας η οποία βρίσκεται 28.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη.
Πιο συγκεκριμένα, οι επιστήμονες έβαλαν στο «μικροσκόπιο» τον δίσκο ύλης που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα H1743-322 και ο οποίος συστρέφεται μαζί με τον χωρόχρονο. Μια κίνηση που αφήνει το «αποτύπωμά» της στις ακτίνες Χ που εκπέμπει ο δίσκος.
Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, μεγάλα σώματα όπως η Γη στρεβλώνουν τον χωρόχρονο μέσα στον οποίο βρίσκονται. Επομένως, για παράδειγμα, ο πλανήτης μας «βουλιάζει» τοπικά το χωροχρονικό συνεχές, όπως μια βαριά σφαίρα βουλιάζει το λαστιχένιο σεντόνι πάνω στο οποίο βρίσκεται.
Ο βαρυτομαγνητισμός αναφέρεται στην περίπτωση όπου ένα τέτοιο σώμα περιστρέφεται, με συνέπεια να «τραβά» και επομένως να συστρέφει τον χώρο και τον χρόνο γύρω του. Μάλιστα, το φαινόμενο μελετήθηκε για πρώτη φορά πειραματικά την προηγούμενη δεκαετία, με τη μέτρηση της παραμόρφωσης από την περιστροφή της Γης από τα δεδομένα που συγκέντρωσε το διαστημόπλοιο Gravity Probe B.
Οι επιστήμονες από την Ολλανδία θέλησαν να μελετήσουν το φαινόμενο σε μία περίπτωση όπου εκδηλώνεται με μεγάλη ένταση, επιλέγοντας για αυτό τον σκοπό ένα ουράνιο σώμα με μεγάλη συγκέντρωση μάζας. Αν και σε αυτή την περίπτωση δεν μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν δεδομένα από κάποιο διαστημόπλοιο που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, ανέλυσαν την επίδραση που έχει ο βαρυτομαγνητισμός στην ύλη που υπάρχει γύρω της.
Η ύλη προέρχεται από έναν γειτονικό αστέρα και σχηματίζει έναν δίσκο που περιβάλλει τη H1743-322. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton, οι ερευνητές εξέτασαν τις ακτίνες Χ που εκπέμπουν τα ιόντα σιδήρου από τον δίσκο.
Αυτά τα ιόντα εκπέμπουν ακτινοβολία σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, η οποία όμως εμφανίζει μικρές διακυμάνσεις με τη μεταβολή της διεύθυνσης κίνησής τους ως προς έναν παρατηρητή. Έτσι, καταγράφοντας πώς αυξομειώνεται η συχνότητα με την πάροδο του χρόνου, η ομάδα μπόρεσε να «χαρτογραφήσει» την κίνηση των ιόντων μέσα στον δίσκο.
Με αυτό τον τρόπο, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως ο δίσκος συστρέφεται, ακολουθώντας την τοπική παραμόρφωση του χωρόχρονου. Μάλιστα, στις πιο κοντινές στη μαύρη τρύπα ζώνες του δίσκου, η ένταση του φαινομένου είναι 100 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον βαρυτομαγνητισμό που προκαλεί η Γη.
Σύμφωνα με τους Ολλανδούς φυσικούς, η έρευνά τους δείχνει επίσης ότι η ακτινοβολία των ιόντων σιδήρου αποτελεί ένα «αποτύπωμα» που μπορεί να δώσει σημαντικά στοιχεία για το τι συμβαίνει στη «γειτονιά» σωμάτων όπως η H1743-322. Επομένως, δίνει τη δυνατότητα να μελετηθούν ακόμη καλύτερα οι μαύρες τρύπες.

Πηγή: Ναυτεμπορική

https://www.sciencenews.org/article/general-relativity-caught-action-around-black-hole
https://indico.cern.ch/event/336103/session/22/contribution/155