Në një çift vrimash të zeza supermasive të bashkuara, një metodë e re për matjen e zbrazëtirës

Tre vjet më parë, imazhi i parë i një vrime të zezë mahniti botën. Një gropë e zezë asgjëje e mbyllur nga një unazë e zjarrtë drite. Imazhi ikonë i vrimës së zezë në qendër të galaktikës Messier 87 erdhi në fokus falë Teleskopit Event Horizon, një rrjet global i enëve radio të sinkronizuara që vepron si një teleskop gjigant.

Tani, një palë studiuesish të Kolumbisë kanë shpikur një mënyrë potencialisht më të lehtë për të vështruar në humnerë. Të përshkruara në studimet plotësuese në Physical Review Letters dhe Physical Review D, teknika e tyre e imazhit mund t’i lejojë astronomët të studiojnë vrimat e zeza më të vogla se M87, një përbindësh me një masë prej 6.5 miliardë diejsh, të strehuar në galaktika më të largëta se M87, e cila me 55 milionë dritë – vite larg, është ende relativisht afër Rrugës sonë të Qumështit.

Teknika ka vetëm dy kërkesa. Së pari, keni nevojë për një palë vrima të zeza supermasive në grahmat e bashkimit. Së dyti, duhet ta shikoni palën në një kënd pothuajse anash. Nga kjo pikë e favorshme anash, ndërsa një vrimë e zezë kalon përballë tjetrës, ju duhet të jeni në gjendje të shihni një ndezje të ndritshme drite ndërsa unaza e ndezur e vrimës së zezë më larg zmadhohet nga vrima e zezë më afër jush, një fenomen i njohur si lente gravitacionale.

Efekti i lenteve është i njohur mirë, por ajo që studiuesit zbuluan këtu ishte një sinjal i fshehur: një rënie dalluese në shkëlqim që korrespondon me “hijen” e vrimës së zezë në pjesën e pasme. Ky zbehje delikate mund të zgjasë nga disa orë në disa ditë, në varësi të masës së vrimave të zeza dhe sa ngushtë janë të ndërthurura orbitat e tyre. Nëse matni sa kohë zgjat zhytja, thonë studiuesit, mund të vlerësoni madhësinë dhe formën e hijes së hedhur nga horizonti i ngjarjeve të vrimës së zezë, pika pa dalje, ku asgjë nuk ikën, madje as drita.

“U deshën vite dhe një përpjekje masive nga dhjetëra shkencëtarë për të bërë atë imazh me rezolucion të lartë të vrimave të zeza M87,” tha autori i parë i studimit, Jordy Davelaar, një postdoktor në Kolumbia dhe në Qendrën për Astrofizikën Kompjuterike të Institutit Flatiron. “Kjo qasje funksionon vetëm për vrimat e zeza më të mëdha dhe më të afërta – çifti në zemër të M87 dhe potencialisht Rruga jonë e Qumështit.”

Ai shtoi, “me teknikën tonë, ju matni shkëlqimin e vrimave të zeza me kalimin e kohës, nuk keni nevojë të zgjidhni çdo objekt në hapësirë. Duhet të jetë e mundur të gjendet ky sinjal në shumë galaktika.”

Hija e një vrime të zezë është veçoria e saj më misterioze dhe informuese. “Ajo pikë e errët na tregon për madhësinë e vrimës së zezë, formën e hapësirës-kohës rreth saj dhe se si materia bie në vrimën e zezë pranë horizontit të saj,” tha bashkëautori Zoltan Haiman, një profesor i fizikës në Kolumbia.

Hijet e vrimave të zeza mund të mbajnë gjithashtu sekretin e natyrës së vërtetë të gravitetit, një nga forcat themelore të universit tonë. Teoria e gravitetit të Ajnshtajnit, e njohur si relativiteti i përgjithshëm, parashikon madhësinë e vrimave të zeza. Fizikanët, pra, i kanë kërkuar ato për të testuar teoritë alternative të gravitetit në një përpjekje për të pajtuar dy ide konkurruese se si funksionon natyra: relativiteti i përgjithshëm i Ajnshtajnit, i cili shpjegon fenomene në shkallë të gjerë si planetët që rrotullohen dhe universi në zgjerim, dhe fizika kuantike, e cila shpjegon se si grimcat e vogla si elektronet dhe fotonet mund të zënë disa gjendje në të njëjtën kohë.

Studiuesit u interesuan për ndezjen e vrimave të zeza supermasive pasi zbuluan një çift të dyshuar vrimash të zeza supermasive në qendër të një galaktike të largët në universin e hershëm. Teleskopi hapësinor i NASA-s për gjuetinë e planetit Kepler po skanonte për uljet e vogla të shkëlqimit që korrespondonin me një planet që kalonte përpara yllit të tij pritës. Në vend të kësaj, Kepler përfundoi duke zbuluar shpërthimet e asaj që Haiman dhe kolegët e tij pretendojnë se janë një palë vrima të zeza të bashkuara.

Ata e quajtën galaktikën e largët “Spikey” për majat në shkëlqimin e shkaktuar nga vrimat e zeza të dyshuara të saj që zmadhojnë njëra-tjetrën në çdo rrotullim të plotë nëpërmjet efektit të lenteve. Për të mësuar më shumë rreth flakërimit, Haiman ndërtoi një model me postdoktorin e tij, Davelaar.

Megjithatë, ata u hutuan kur çifti i tyre i simuluar i vrimave të zeza prodhoi një rënie të papritur, por periodike, në shkëlqim sa herë që njëra orbitonte para tjetrës. Në fillim, ata menduan se ishte një gabim kodimi. Por kontrolli i mëtejshëm i bëri ata t’i besonin sinjalit.

Ndërsa kërkuan një mekanizëm fizik për ta shpjeguar atë, ata kuptuan se çdo rënie në shkëlqim përputhej ngushtë me kohën që iu desh që vrima e zezë më e afërt me shikuesin të kalonte përpara hijes së vrimës së zezë në pjesën e pasme.

Studiuesit aktualisht janë duke kërkuar për të dhëna të tjera teleskopi për të provuar dhe konfirmuar rënien që panë në të dhënat e Keplerit për të verifikuar që Spikey, në fakt, strehon një palë vrima të zeza të bashkuara. Nëse gjithçka kontrollohet, teknika mund të zbatohet në një pjesë të vogël të çifteve të tjera të dyshuara të bashkimit të vrimave të zeza supermasive midis 150 ose më shumë që janë vërejtur deri më tani dhe janë në pritje të konfirmimit.