Më në fund mund të jemi në gjendje të testojmë një nga idetë më largpamëse të Stephen Hawking

Së shpejti mund të jemi në gjendje të testojmë një nga teoritë më të diskutueshme të Stephen Hawking, sugjeron një studim i ri.

Në vitet 1970, Hawking propozoi që materia e errët, substanca e padukshme që përbën pjesën më të madhe të materies në kozmos, mund të përbëhet nga vrima të zeza të formuara në momentet më të hershme të Big Bengut.

Tani, tre astronomë kanë zhvilluar një teori që shpjegon jo vetëm ekzistencën e materies së errët, por edhe shfaqjen e vrimave më të mëdha të zeza në univers.

“Ajo që mua personalisht më duket tepër emocionuese në lidhje me këtë ide është se si ajo unifikon në mënyrë elegante dy problemet vërtet sfiduese me të cilat punoj – atë të hetimit të natyrës së materies së errët dhe formimit dhe rritjes së vrimave të zeza – dhe i zgjidh ato me një goditje të vetme. ” tha në një deklaratë bashkëautori i studimit Priyamvada Natarajan, një astrofizikan në Universitetin Yale. Për më tepër, disa instrumente të reja – duke përfshirë teleskopin hapësinor James Webb që sapo u nis – mund të prodhojnë të dhëna të nevojshme për të vlerësuar përfundimisht nocionin e famshëm të Hawking.

Materia e errët përbën mbi 80% të të gjithë materies në univers, por ajo nuk ndërvepron drejtpërdrejt me dritën në asnjë mënyrë. Ai thjesht noton përreth duke qenë masiv, duke ndikuar në gravitetin brenda galaktikave.

Është joshëse të mendosh se vrimat e zeza mund të jenë përgjegjëse për këto gjëra të pakapshme. Në fund të fundit, vrimat e zeza janë jashtëzakonisht të errëta, kështu që mbushja e një galaktike me vrima të zeza mund të shpjegojë teorikisht të gjitha vëzhgimet e materies së errët.

Fatkeqësisht, në universin modern, vrimat e zeza formohen vetëm pasi yjet masive vdesin, dhe më pas shemben nën peshën e gravitetit të tyre. Pra, krijimi i vrimave të zeza kërkon shumë yje – gjë që kërkon një grumbull materie normale. Shkencëtarët e dinë se sa lëndë normale ka në univers nga llogaritjet e universit të hershëm, ku u formuan hidrogjeni dhe heliumi i parë. Dhe thjesht nuk ka mjaftueshëm lëndë normale për të bërë të gjithë lëndën e errët që kanë vëzhguar astronomët.

Këtu hyri Hawking. Në vitin 1971, ai sugjeroi që vrimat e zeza u formuan në mjedisin kaotik të momenteve më të hershme të Big Bengut. Atje, xhepat e materies mund të arrinin spontanisht dendësinë e nevojshme për të bërë vrima të zeza, duke e përmbytur kozmosin me to shumë përpara se të vezullonin yjet e parë. Hawking sugjeroi që këto vrima të zeza “primordial” mund të jenë përgjegjëse për materien e errët. Ndërsa ideja ishte interesante, shumica e astrofizikanëve u përqendruan në gjetjen e një grimce të re nënatomike për të shpjeguar lëndën e errët.

Për më tepër, modelet e formimit primordial të vrimës së zezë hasën në çështje vëzhgimi. Nëse shumë u formuan në universin e hershëm, ata ndryshuan pamjen e rrezatimit të mbetur nga universi i hershëm, i njohur si sfondi kozmik i mikrovalës (CMB). Kjo do të thoshte se teoria funksiononte vetëm kur numri dhe madhësia e vrimave të zeza të lashta ishin mjaft të kufizuara, ose do të binte ndesh me matjet e CMB. .

Ideja u ringjall në vitin 2015 kur Observatori Gravitacional i Valëve Gravitacionale me Interferometër Laser gjeti çiftin e tij të parë të vrimave të zeza që përplaseshin. Dy vrimat e zeza ishin shumë më të mëdha se sa pritej, dhe një mënyrë për të shpjeguar masën e tyre të madhe ishte të thuhej se ato u formuan në universin e hershëm, jo ​​në zemrat e yjeve që po vdisnin.

Në kërkimin e fundit, Natarajan, Nico Cappelluti në Universitetin e Majamit dhe Günther Hasinger në Agjencinë Evropiane të Hapësirës u hodhën në një zhytje të thellë në teorinë e vrimave të zeza primordiale, duke eksploruar se si ato mund të shpjegojnë materien e errët dhe ndoshta të zgjidhin sfida të tjera kozmologjike.

Për të kaluar testet aktuale vëzhguese, vrimat e zeza fillestare duhet të jenë brenda një diapazoni të caktuar mase. Në punën e re, studiuesit supozuan se vrimat e zeza fillestare kishin një masë rreth 1.4 herë më të madhe se masa e diellit. Ata ndërtuan një model të universit që zëvendësoi të gjithë lëndën e errët me këto vrima të zeza mjaft të lehta dhe më pas kërkuan të dhëna vëzhguese që mund të vërtetonin (ose përjashtonin) modelin.

Ekipi zbuloi se vrimat e zeza primordiale mund të luajnë një rol të madh në univers duke mbjellë yjet e parë, galaktikat e para dhe vrimat e para të zeza supermasive (SMBH). Vëzhgimet tregojnë se yjet, galaktikat dhe SMBH shfaqen shumë shpejt në historinë kozmologjike, ndoshta shumë shpejt për t’u llogaritur nga proceset e formimit dhe rritjes që vëzhgojmë në universin e sotëm.

“Vrimat e zeza primordiale, nëse ekzistojnë, mund të jenë farat nga të cilat formohen të gjitha vrimat e zeza supermasive, duke përfshirë atë në qendër të Rrugës së Qumështit,” tha Natarajan.

Dhe teoria është e thjeshtë dhe nuk kërkon një kopsht zoologjik me grimca të reja për të shpjeguar lëndën e errët.

“Studimi ynë tregon se pa futur grimca të reja ose fizikë të re, ne mund të zgjidhim misteret e kozmologjisë moderne nga natyra e vetë materies së errët deri tek origjina e vrimave të zeza supermasive,” tha Cappelluti në deklaratë.

Deri tani kjo ide është vetëm një model, por është një ide që mund të testohet relativisht shpejt. Teleskopi Hapësinor James Webb, i cili nisi ditën e Krishtlindjes pas vitesh vonesa, është krijuar posaçërisht për t’iu përgjigjur pyetjeve rreth origjinës së yjeve dhe galaktikave. Dhe gjenerata e ardhshme e detektorëve të valëve gravitacionale, veçanërisht Antena Hapësinore me Interferometër Laser (LISA), është gati të zbulojë shumë më tepër rreth vrimave të zeza, duke përfshirë edhe ato primordiale nëse ato ekzistojnë.

Së bashku, dy observatorët duhet t’u japin astronomëve informacion të mjaftueshëm për të bashkuar historinë e yjeve të parë dhe potencialisht origjinën e materies së errët.

“Ishte e parezistueshme të hulumtoje thellë këtë ide, duke ditur se kishte potencialin për t’u vërtetuar mjaft shpejt,” tha Natarajan.