Pulsarët mund të ndihmojnë në hartimin e vrimës së zezë në qendër të Rrugës së Qumështit

Teoria e relativitetit të përgjithshëm (GR), e propozuar nga Ajnshtajni mbi një shekull më parë, mbetet një nga postulatet më të njohura shkencore të të gjitha kohërave. Kjo teori, e cila shpjegon se si ndryshohet lakimi i hapësirë-kohës në prani të objekteve masive, mbetet themeli i modeleve tona kozmologjike më të pranuara gjerësisht. Kjo nuk duhet të jetë befasi pasi GR është verifikuar nëntë mënyra nga e diela dhe në kushtet më ekstreme të imagjinueshme. Në veçanti, shkencëtarët kanë ngritur disa fushata vëzhgimi për të testuar GR duke përdorur Shigjetari A* (Sgr A*), vrima e zezë supermasive në qendër të Rrugës së Qumështit.

Vitin e kaluar, Event Horizon Telescope (EHT) – një konsorcium ndërkombëtar i astronomëve dhe observatorëve – njoftoi se kishin marrë imazhet e para të Sag A, të cilat erdhën vetëm dy vjet pas publikimit të imazheve të para të një SMBH (M87 ). Në vitin 2014, anëtarët evropianë të EHT nisën një iniciativë tjetër të njohur si BlackHoleCam për të fituar një kuptim më të mirë të SMBH-ve duke përdorur një kombinim të imazheve radio, vëzhgimeve të pulsarit, astrometrisë dhe GR. Në një dokument të fundit, iniciativa BHC përshkroi se si ata testuan GR duke vëzhguar pulsarët që rrotullohen rreth Sgr A.

Konsorciumi BlackHoleCam përbëhet nga studiues nga Instituti Max Planck i Radio Astronomisë (MPIFR), Instituti për Astronominë e Radios Milimeter (IRAM), Instituti Kavli për Astronomi dhe Astrofizikë (KIAA), Qendra Jodrell Bank e Universitetit të Mançesterit për Astrofizikë. (JBCA), Instituti për Matematikën, Astrofizikën dhe Fizikën e Grimcave të Universitetit Radboud (IMAPP) dhe Institutin për Fizikën Teorike të Universitetit Goethe. Studimi, i udhëhequr nga studiuesi postdoktoral Ralph P. Eatough i MPIFR, është i disponueshëm në serverin e para-printimit arXiv.

Siç tregojnë ata në punimin e tyre, astronomët kanë vëzhguar sistemet binare të yjeve neutron për më shumë se dyzet vjet. Në këto sisteme, ku një ose të dy yjet janë radio pulsare aktive, testet e sakta të gravitetit kanë qenë të mundshme. Në mënyrë të ngjashme, një pulsar në një orbitë të ngushtë rreth Sgr A* do të ishte laboratori ideal për testimin e parashikimeve të bëra nga GR dhe vetitë që nuk mund të maten ndryshe. Kjo përfshin teoremën pa qime, e cila thotë se materia që formoi një vrimë të zezë të formuar është e paarritshme dhe hamendësimi i censurës kozmike (CCC), i cili teorizon për strukturën e singulariteteve në GR.

Në dekadat e fundit, janë bërë disa kërkues për pulsarët e vendosur brenda rreth 240 vite dritë (~ 73 parsekë) të qendrës galaktike (GC). Në vitin 2013, popullsia e pulsarit në këtë zonë u soll në gjithsej gjashtë me zbulimin e PSR J1745–2900 (një magnetar që lëshon radio) në gjatësi vale të shumëfishta. Ekipet e para që e bënë atë u mbështetën në observatorët Neil Gehreles Swift dhe NuSTAR për të zbuluar emetimet e rrezeve gama, ndërsa dy ekipe të tjera (njëri i udhëhequr nga Eatough) e studiuan atë duke përdorur teleskopë radio. Përmirësimet e fundit në teleskopët radio dhe analiza e të dhënave kanë gjetur zona shtesë për kërkimet e pulsarit GC.

Një teknikë është kërkimi i pulsarëve në frekuenca “më të larta se normalja” – më shumë se dhjetë gigaherz (GHz) – dhe në gjatësi më të gjata integrimi. Kjo zvogëlon efektet e shpërndarjes dhe shpërndarjes ndëryjore, të cilat janë më të lartat për objektet brenda GC. Fatkeqësisht, kjo qasje vjen me një kompromis, pasi këto kërkime janë të kufizuara nga spektri i pjerrët i emetimeve të pulsarëve, duke çuar në një raport më të lartë sinjal-zhurmë. Kjo mund t’i bëjë anketat për pulsarët binare në GC shumë sfiduese, duke kufizuar kërkimet në pulsarët e izoluar me spektre më të sheshtë.

Për fat të mirë, ekipi BlackHoleCam dhe anëtarët e Konsorciumit EHT synojnë të trajtojnë këto kufizime duke përdorur teleskopët më të mëdhenj dhe më të ndjeshëm në botë (që veprojnë në gjatësi vale milimetra). Kjo përfshin grupin e madh të milimetrit/nënmilimetrit Atacama (ALMA), Observatorin nënmilimetër të Caltech (CSO), Observatorin Kombëtar Kitt Peak (KPNO), Teleskopin Gran Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), telekopin radioastronomik milimetrik 30 m. (IRAM), dhe instrumente të tjera që formojnë shtyllën kurrizore të EHT.

Në këtë drejtim, e njëjta teknologji e përdorur për të shkrepur imazhin e parë të Sgr A* do të përdoret për të dalluar pulsarët binare që rrotullohen rreth tij. Do të vijë gjithashtu në të njëjtën metodologji: interferometria bazë shumë e gjatë (VLBI). Ai përbëhet nga radio teleskopë të shumtë që punojnë së bashku dhe kombinojnë të dhëna për të krijuar imazhe me rezolucion më të lartë. Deri më tani, shumica e kërkimeve të pulsarit janë mbështetur në elementin më të ndjeshëm të EHT: ALMA “plotësisht me faza”.

Por Eatough dhe ekipi i tij shkruajnë se kjo do të ndryshojë me BlackHoleCam, “sepse si imazhet EHT VLBI ashtu edhe vëzhgimet pulsar mund të përdorin të njëjtin produkt të dhënash të papërpunuara nga secili element i grupit, vëzhgimet e EHT VLBI dhe pulsarit mund të jenë të rëndësishme… Në të ardhmen mund të parashikojmë përdorimin një grup me faza të përbërësve më të mëdhenj të EHT për të rritur më tej ndjeshmërinë ose për të zbutur ndotjen e ndërhyrjeve specifike të vendit.”

Si gjithmonë, përparimet në astronomi krijojnë mundësi të reja për studime që shkojnë përtej misionit origjinal. I krijuar fillimisht për të imazhuar horizontet e ngjarjeve të vrimave të zeza supermasive (SMBH) në qendrat e galaktikave, EHT ka hapur dyert për kërkimin e interferometrisë së gjeneratës së ardhshme. Në vitet e ardhshme, ndjeshmëria e pashembullt që ofrojnë këto grupe mund të testojë ligjet e fizikës në kushtet më ekstreme, duke ofruar një pasqyrë të re mbi ligjet që rregullojnë universin.