Κύκνος Χ-1, η πρώτη παρατήρηση μαύρης τρύπας

Στις μέρες μας ο όρος “μελανή οπή” ίσως είναι αρκετά διαδεδομένος, ειδικά έπειτα από τη δημοφιλή ταινία Interstellar. Οι μελανές οπές (ή μαύρες τρύπες όπως επίσης συνηθίζεται να ονομάζονται), είναι σώματα από τα οποία ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει. Μελανή οπή θα μπορούσε να είναι ένα οποιοδήποτε αστροφυσικό σώμα με πυκνότητα μάζας τόσο μεγάλη ώστε η ταχύτητα διαφυγής από το βαρυτικό του πεδίο να ξεπερνάει την ταχύτητα του φωτός (300,000 km/s). Επομένως, όταν ούτε το ίδιο το φως, το οποίο διατηρεί το ανώτατο όριο ταχύτητας στο Σύμπαν, δεν μπορεί να ξεφύγει, τότε κανένα άλλο αντικείμενο δεν ξεφεύγει από αυτό το βαρυτικό πεδίο. 

Ο ορισμός αυτός: «κανένα σώμα δεν μπορεί να διαφύγει της βαρύτητας», ίσως ακούγεται λίγο τρομακτικός. Στην πραγματικότητα όμως, τη στιγμή αυτή που μιλάμε, είμαστε και εμείς “εγκλωβισμένοι” σε ένα βαρυτικό δυναμικό πεδίο από το οποίο δεν μπορούμε να ξεφύγουμε, και αυτό δεν είναι άλλο από το βαρυτικό πεδίο της Γης (εκτός αν κινούμαστε με ταχύτητα 11 km/s και φορά προς το διάστημα). Επιπλέον, η ίδια η Γη είναι εγκλωβισμένη σε ένα βαρυτικό πεδίο που δεν μπορεί να διαφύγει, και αυτό δεν είναι άλλο από το βαρυτικό πεδίο του Ήλιου, κοκ. Το γεγονός επομένως ότι δεν μπορούμε να ξεφύγουμε από κάποιο βαρυτικό πεδίο, δεν είναι και τόσο παράλογο αφού το βιώνουμε 24 ώρες το 24ωρο.  

Στον ορισμό της μελανής οπής λοιπόν, το μόνο «περίεργο» σημείο που απομένει είναι το γεγονός ότι «ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει», με αποτέλεσμα οι μελανές οπές να μην ακτινοβολούν σε κανένα μήκος κύματος. Όταν ένα σώμα στον ουρανό δε λάμπει τότε αντικειμενικά δεν μπορούμε να το δούμε, άρα γίνεται σημαντικά πιο δύσκολος ο εντοπισμός του. Για να εντοπίσουμε επομένως τις μελανές οπές, χρειάζεται να σκαρφιστούμε έμμεσους τρόπους παρατήρησης, όπως τα για παράδειγμα τα βαρυτικά κύματα. 

Η δυσκολία αυτή του εντοπισμού των μελανών οπών, οδήγησε δύο μεγάλους αστροφυσικούς να βάλουν ένα περιβόητο στοίχημα γύρω από την ύπαρξη ή μη της πρώτης αστρικής μελανής οπής που εντοπίσθηκε στο Γαλαξία μας.  

Στη δεκαετία του ’60, ένας Αμερικάνικος πύραυλος τύπου Αerobee παρατήρησε για πρώτη φορά ένα διπλό αστρικό σύστημα, τον Κύκνο X-1 (Cygnus X-1) να εκπέμπει στις ακτίνες Χ. Μερικά χρόνια αργότερα, και πιο συγκεκριμένα το 1972, δημοσιεύονται δυο ανεξάρτητες εργασίες, η πρώτη από τους L. Webster και P. Murdin, και η δεύτερη από τον C. Bolton, στις οποίες προτείνουν ότι ο ένας από τους δυο αστέρες ήταν αρκετά μαζικός για να είναι αστέρας νετρονίων, καθώς επίσης ήταν ψυχρός και σκοτεινός. Αυτό αποτελεί μια πρώτη, καλή ένδειξη για την ύπαρξη μιας μελανής οπής, αλλά χρειάζονταν παραπάνω στοιχεία. 

Μέχρι εκείνη τη χρονική στιγμή, οι μελανές οπές ήταν μόνο θεωρητικά αντικείμενα τα οποία δεν είχαν παρατηρηθεί. Αυτό οδήγησε τους δύο γνωστούς αστροφυσικούς Kip Thorne και Steven Hawking το 1975 να παίξουν την ύπαρξη αυτής της μελανής οπής σε ένα στοίχημα. Και οι δύο επιστήμονες είναι από τους πρωτοπόρους της έρευνας γύρω από τη φύση και την κατανόηση των μελανών οπών, με τον Kip Thorne μάλιστα να λαμβάνει μέρος του βραβείου Νόμπελ Φυσικής 2017 για «τη συνεισφορά του στον ανιχνευτή LIGO και την παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων». 

Για χάρη του στοιχήματος όμως, ο Hawking υποστήριξε ότι το σκοτεινό σώμα του Κύκνου Χ-1 δεν είναι μελανή οπή. Στην πραγματικότητα, ίσως και ο ίδιος ήλπιζε να επιβεβαιωθεί ότι το σκοτεινό σώμα στον Κύκνο Χ-1 είναι μια μελανή οπή γιατί με αυτόν τον τρόπο η δουλειά του θα αποκτούσε μια πιο φυσική υπόσταση. Με τα χρόνια, οι ενδείξεις ότι το σκοτεινό σώμα του Κύκνου Χ-1 είναι μια μελανή οπή άρχισαν να αυξάνονται, επομένως οι δυο αστροφυσικοί αποφάσισαν το 1988 να τερματίσουν το στοίχημα και να προχωρήσουν στην υλοποίηση του βραβείου.  Το βραβείο ήταν μια ετήσια συνδρομή σε πολύ γνωστό περιοδικό ερωτικού περιεχομένου της εποχής αλλά ένα είναι το σίγουρο, ότι τελικά και οι δύο επιστήμονες πρέπει να ήταν περιχαρείς με την πρώτη παρατήρηση μιας μελανής οπής.