‘Karnavalet’ e vrimave të zeza mund të prodhojnë sinjalet që shihen nga detektorët e valëve gravitacionale
Që nga viti 2015, Bashkëpunimi LIGO-Virgo-KAGRA ka zbuluar rreth 85 palë vrima të zeza që përplasen me njëra-tjetrën. Tani e dimë se Ajnshtajni kishte të drejtë: valët gravitacionale gjenerohen nga këto sisteme ndërsa frymëzohen rreth njëri-tjetrit, duke shtrembëruar hapësirë-kohën me masat e tyre kolosale ndërsa shkojnë. Ne gjithashtu e dimë se këto përplasje kozmike ndodhin shpesh: ndërsa ndjeshmëria e detektorit përmirësohet, ne presim t’i ndiejmë këto ngjarje pothuajse çdo ditë në vëzhgimin e ardhshëm, duke filluar nga viti 2023. Ajo që nuk dimë – ende – është ajo që i shkakton këto të ndodhin përplasje.
Vrimat e zeza formohen kur yjet masivë vdesin. Në mënyrë tipike, kjo vdekje është e dhunshme, një shpërthim ekstrem energjie që ose do të shkatërronte ose do të largonte objektet aty pranë. Prandaj është e vështirë të formohen dy vrima të zeza që janë mjaft afër njëra-tjetrës për t’u bashkuar brenda moshës së universit. Një mënyrë për t’i bërë ato të bashkohen është t’i shtyjmë së bashku brenda mjediseve me popullsi të dendur, si qendrat e grupimeve të yjeve.
Në grupimet e yjeve, vrimat e zeza që fillojnë shumë larg njëra-tjetrës mund të shtyhen së bashku nëpërmjet dy mekanizmave. Së pari, ekziston një ndarje masive, e cila i bën objektet më masive të fundosen drejt mesit të pusit potencial gravitacional. Kjo do të thotë se çdo vrimë e zezë e shpërndarë në të gjithë grupimin duhet të përfundojë në mes, duke formuar një “bërthamë të errët” të padukshme. Së dyti, ka ndërveprime dinamike. Nëse dy vrima të zeza çiftëzohen në grup, ndërveprimet e tyre mund të ndikohen nga ndikimi gravitacional i objekteve afër. Këto ndikime mund të heqin energjinë orbitale nga binarja dhe ta shtyjnë atë më pranë njëri-tjetrit.
Ndarja masive dhe ndërveprimet dinamike që mund të ndodhin në grupimet e yjeve mund të lënë gjurmët e gishtërinjve në vetitë e bashkimit të binarëve. Një veti kryesore është forma e orbitës së binarit pak para se të bashkohej. Meqenëse bashkimet në grupimet e yjeve mund të ndodhin shumë shpejt, format e orbitës mund të jenë mjaft të zgjatura – më pak si rrethi i qetë dhe i qetë që Toka gjurmon rreth diellit dhe më shumë si elipsi i ndrydhur që kometa e Halley-it ecën së bashku në vizitat e saj brenda dhe jashtë të sistemit diellor. Kur dy vrima të zeza janë në një orbitë kaq të zgjatur, sinjali i valës së tyre gravitacionale ka modulime karakteristike dhe mund të studiohet për të dhëna se ku u takuan dy objektet.
Një ekip studiuesish dhe alumnish të OzGrav po punojnë së bashku për të studiuar format orbitale të binarëve të vrimave të zeza. Grupi, i udhëhequr nga Dr. Isobel Romero-Shaw (dikur i Universitetit Monash, tani me qendër në Universitetin e Kembrixhit) së bashku me profesorët Paul Lasky dhe Eric Thrane të Universitetit Monash, kanë zbuluar se disa nga binarët e vëzhguar nga LIGO-Virgo -Bashkëpunimi KAGRA me të vërtetë ka të ngjarë të ketë orbita të zgjatura, gjë që tregon se ato mund të jenë përplasur në një grup yjor me popullsi të dendur. Gjetjet e tyre tregojnë se një pjesë e madhe e përplasjeve binare të vrimave të zeza të vëzhguara – të paktën 35% – mund të ishin falsifikuar në grupimet e yjeve.
“Më pëlqen të mendoj për binarët e vrimave të zeza si partnerë kërcimi”, shpjegon Dr. Romero-Shaw. “Kur një palë vrimash të zeza evoluojnë së bashku në izolim, ato janë si një çift që performon një vals të ngadaltë vetëm në sallën e ballos. Është shumë i kontrolluar dhe i kujdesshëm; i bukur, por asgjë e papritur. Në kontrast me këtë është atmosfera e stilit karnaval brenda një grupi i yjeve, ku mund të keni shumë kërcime të ndryshme që ndodhin njëkohësisht; grupe të mëdha dhe të vogla kërcimi, stil i lirë dhe shumë surpriza.” Ndërsa rezultatet e studimit nuk mund të na tregojnë – ende – saktësisht se ku po bashkohen binarët e vrimave të zeza të vëzhguara, ato sugjerojnë se karnavalet e vrimave të zeza në qendrat e grupimeve të yjeve mund të jenë një kontribut i rëndësishëm.