Dy nga yjet më masive të gjetura ndonjëherë do të përplasen si vrima të zeza

Dy yje masive prekëse në një galaktikë fqinje janë në rrugën e duhur për t’u bërë vrima të zeza që përfundimisht do të përplasen së bashku, duke gjeneruar valë në strukturën e hapësirë-kohës, sipas një studimi të ri nga studiuesit në UCL (University College London) dhe Universiteti i Potsdamit.

Studimi, i pranuar për botim në revistën Astronomy & Astrophysics, shikoi një yll të njohur binar (dy yje që orbitonin rreth një qendre të ndërsjellë graviteti), duke analizuar dritën e yjeve të marrë nga një sërë teleskopësh me bazë në tokë dhe hapësirë.

Studiuesit zbuluan se yjet, të vendosur në një galaktikë xhuxh fqinj të quajtur Reja e Vogël Magelanik, janë në kontakt të pjesshëm dhe shkëmbejnë materiale me njëri-tjetrin, me një yll që aktualisht “ushqehet” nga tjetri. Ata rrotullohen rreth njëri-tjetrit çdo tre ditë dhe janë yjet më masive prekëse (të njohur si binarët e kontaktit) të vëzhguara ende.

Duke krahasuar rezultatet e vëzhgimeve të tyre me modelet teorike të evolucionit të yjeve binare, ata zbuluan se, në modelin më të përshtatshëm, ylli që aktualisht po ushqehet do të bëhet një vrimë e zezë dhe do të ushqehet me yllin e tij shoqërues. Ylli i mbijetuar do të bëhet një vrimë e zezë menjëherë pas.

Këto vrima të zeza do të formohen në vetëm disa milionë vjet, por më pas do të rrotullohen rreth njëra-tjetrës për miliarda vjet përpara se të përplasen me një forcë të tillë që do të gjenerojnë valë gravitacionale – valëzime në strukturën e hapësirë-kohës – që teorikisht mund të zbulohen me instrumente në Tokë.

Ph.D. studenti Matthew Rickard (UCL Physics & Astronomy), autori kryesor i studimit, tha: “Falë detektorëve të valëve gravitacionale Virgo dhe LIGO, dhjetëra bashkime të vrimave të zeza janë zbuluar në vitet e fundit. Por deri më tani nuk kemi ende për të vëzhguar yjet që parashikohet të shemben në vrima të zeza të kësaj madhësie dhe të bashkohen në një shkallë kohore më të shkurtër se apo edhe gjerësisht të krahasueshme me moshën e universit.”

“Modeli ynë më i përshtatshëm sugjeron që këto yje do të bashkohen si vrima të zeza në 18 miliardë vjet. Gjetja e yjeve në këtë shteg evolucionar kaq afër galaktikës sonë Rruga e Qumështit na ofron një mundësi të shkëlqyer të mësojmë edhe më shumë rreth asaj se si formohen binarët e këtyre vrimave të zeza.”

Bashkëautori Daniel Pauli, një Ph.D. student në Universitetin e Potsdamit, tha, “Ky yll binar është binar kontakti më masiv i vëzhguar deri më tani. Ylli më i vogël, më i ndritshëm, më i nxehtë, 32 herë më i madh se masa e Diellit, aktualisht po humbet masën ndaj shokut të tij më të madh, i cili ka 55 herë masa e Diellit tonë”.

Vrimat e zeza që astronomët shohin bashkohen sot u formuan miliarda vjet më parë, kur universi kishte nivele më të ulëta hekuri dhe elementë të tjerë më të rëndë. Përqindja e këtyre elementëve të rëndë është rritur ndërsa universi është plakur dhe kjo i bën bashkimet e vrimave të zeza më pak të mundshme. Kjo është për shkak se yjet me një përqindje më të lartë të elementëve më të rëndë kanë erëra më të forta dhe ato shpërthejnë veten më shpejt.

Reja e Vogël e Magelanit e mirë-studuar, rreth 210,000 vite dritë nga Toka, ka nga natyra e çuditshme rreth një të shtatën e bollëkut të hekurit dhe metaleve të tjera të rënda të galaktikës sonë Rruga e Qumështit. Në këtë drejtim, ai imiton kushtet në të kaluarën e largët të universit. Por ndryshe nga galaktikat më të vjetra, më të largëta, është mjaft afër që astronomët të matin vetitë e yjeve individualë dhe binarë.

Në studimin e tyre, studiuesit matën breza të ndryshëm drite që vijnë nga ylli binar (analiza spektroskopike), duke përdorur të dhëna të marra gjatë periudhave të shumta kohore nga instrumentet në teleskopin Hapësinor Hubble të NASA-s (HST) dhe Eksploruesin Spektroskopik Multi Njësi (MUSE) në ESO. Teleskopi shumë i madh në Kili, ndër teleskopët e tjerë, në gjatësi vale që variojnë nga ultravjollcë në optike deri në infra të kuqe afër.

Me këto të dhëna, ekipi ishte në gjendje të llogariste shpejtësinë radiale të yjeve – domethënë lëvizjen që ata bënë drejt ose larg nesh – si dhe masat, shkëlqimin, temperaturën dhe orbitat e tyre. Më pas ata i përputhën këto parametra me modelin evolucionar më të përshtatshëm.

Analiza e tyre spektroskopike tregoi se pjesa më e madhe e mbështjelljes së jashtme të yllit më të vogël ishte hequr nga shoqëruesi i tij më i madh. Ata gjithashtu vunë re se rrezja e të dy yjeve e tejkalonte lobin e tyre Roche – domethënë, rajoni rreth një ylli ku materiali është i lidhur gravitacionalisht me atë yll – duke konfirmuar se një pjesë e materialit të yllit më të vogël po tejmbushet dhe po transferohet te ylli shoqërues.

Duke folur për evolucionin e ardhshëm të yjeve, Rickard shpjegoi: “Ylli më i vogël do të bëhet fillimisht një vrimë e zezë, në vetëm 700,000 vjet, ose nëpërmjet një shpërthimi spektakolar të quajtur supernova ose mund të jetë aq masiv sa të shembet në një të zezë. vrimë pa shpërthim të jashtëm.”

“Ata do të jenë fqinjë të shqetësuar për rreth tre milionë vjet përpara se vrima e parë e zezë të fillojë të grumbullojë masë nga shoqëruesi i saj, duke marrë hak ndaj shokut të saj.”

Pauli, i cili drejtoi punën e modelimit, shtoi, “Pas vetëm 200,000 vjetësh, një çast në aspektin astronomik, ylli shoqërues do të shembet gjithashtu në një vrimë të zezë. Këto dy yje masive do të vazhdojnë të rrotullohen rreth njëri-tjetrit, duke rrotulluar e rrotull çdo pak ditë për miliarda vjet”.

“Dalëdalë ata do ta humbasin këtë energji orbitale përmes emetimit të valëve gravitacionale derisa të orbitojnë njëri-tjetrin çdo disa sekonda, duke u bashkuar më në fund së bashku në 18 miliardë vjet me një çlirim të madh energjie përmes valëve gravitacionale.”