გრავიტაციული ტალღების დეტექტორებმა შვიდი მილიარდი სინათლის წლის მოშორებით შეჯახებული ორი შავი ხვრელის მიერ წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღები დააფიქსირეს; საქმე ეხება ერთ-ერთ ყველაზე საწადელ სიგნალს შავ ხვრელთა ასტრონომიაში — წარმოუდგენლად მოუხელთებელ, ე. წ. შუალედურმასიან შავ ხვრელს, რომელიც მასით ვარსკვლავური მასის შავ ხვრელებსა და სუპერმასიურ გიგანტებს შორის არის მოქცეული.
ასევე აღსანიშნავია, რომ ამ შუალედურმასიანი შავი ხვრელის წარმოსაქმნელად ერთმანეთს შეეჯახა არა ორი უბრალო შავი ხვრელი, არამედ, ერთ-ერთი მათგანი ზუსტად ჯდებოდა ე. წ. მასის ზედა ნაპრალის კატეგორიაში — ვარსკვლავური მასისა და შუალედურმასიან შავ ხვრელთა შორის; ასეთი შავი ხვრელი ირმის ნახტომში ამ დრომდე დაფიქსირებული არ არის.
„ეს მოვლენა უფრო მეტ კითხვას აჩენს, ვიდრე პასუხებს გვთავაზობს. აღამოჩენისა და ფიზიკის ამ გადმოსახედიდან, ძალიან ამაღელვებელი რამეა“, — ამბობს კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ფიზიკოსი, ობსერვატორია LIGO-ს მკვლევარი ალენ ვაინშტაინი.
ამ შეჯახების შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღის სიგნალი 2012 წლის 21 მაისს LIGO-სა და Virgo-ს ინტერფერომეტრებმა დააფიქსირეს; სიგნალი აქამდე დაფიქსირებულ ტალღებთან შედარებით საკმაოდ მოკლე იყო.
თუმცა, მუხლჩაუხრელი შრომის შედეგად ჩატარებულმა ანალიზებმა გამოავლინა, რომ შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი იყო შავი ხვრელი 142 მზის მასით, მისი წარმომქმნელ ორ შავ ხვრელს კი ცალ-ცალკე 66 და 85 მზის მასა ჰქონდათ. ეს გახლავთ ყველაზე მასიურ შავ ხვრელთა შეჯახება, რაც ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში, გრავიტაციული ტალღების პირველად დაფიქსირების შემდეგ დაფიქსირდა.
„სიგნალის სიგრძე მხოლოდ წამის მეათედია და მისი წარმოშობა დიდ საგონებელში გვაგდებდა“, — ამბობს გერმანიის მაქს პლანკის გრავიტაციული ტალღების ინსტიტუტის ფიზიკოსი ალესანდრა ბუონანო.
მისივე თქმით, მიუხედავად ასეთი სიმოკლისა, მათ შეძლეს და ეს სიგნალი დაამთხვიეს აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის მიერ პროგნოზირებად შავ ხვრელთა ერთ-ერთ შერწყმას. ამის შემდეგ კი გააანალიზეს, რომ პირველად ისტორიაში, ისინი შუალედურმასიანი შავი ხვრელის დაბადების მომსწრე იყვნენ შავი ხვრელი მშობლისგან, რომელიც თავს მხრივ, დაბადებული უნდა ყოფილიყო უფრო ადრე ორი შავი ხვრელის შერწყმით.
ასეთმა შედეგებმა არა მხოლოდ ნათელი მოჰფინა შუალედურმასიან და ზედა ზღვრის ნაპრალის შავ ხვრელებს, არამედ საკვანძოა შავი ხვრელის კიდევ ერთი საიდუმლოს ამოსახსნელად — როგორ იზრდებიან სუპერმასიური შავი ხვრელები.
შავი ხვრელები კოსმოლოგიის ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლოა. გამომდინარე იქიდან, რომ ისინი არ გამოსცემენ ან ირეკლავენ რადიაციას, რომლის დაფიქსირებასაც შევძლებდით, მათ შესახებ ვერაფერს ვიგებთ იქამდე, სანამ ისინი მატერიის შთანთქმას დაიწებენ; ამ პროცესში კი შავი ხვრელის მიდამოებიდან ჭავლების სახით გამოიყოფა დიდი ოდენობით რადიაცია.
რაც შეეხება შუალედურმასიან შავ ხვრელებს? ისინი უბრალოდ საიდუმლოა საიდუმლოში, რადგან როგორც ჩანს, ეს ობიექტები კოსმოსში არც ისე ბევრია. დაფიქსირებულია ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები, ჩვენს მზეზე ასჯერ მასიური; სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომლებიც როგორც წესი, ვარსკვლავური მასის შავ ხვრელებზე მილიონობით და მილიარდობით მასიურია.
ასტრონომებმა რამდენჯერმე დააფიქსირეს რაღაც ისეთი, რომელიც მათი აზრით, დიდი ალბათობით არის შუალედურმასიანი შავი ხვრელები, მაგრამ სხვა შავ ხვრელთა დაფიქსირების მსგავსად, ეს შემთხვევებიც არაპირდაპირი იყო და შესაბამისად, ბოლომდე არასარწმუნო.
თუმცა, გრავიტაციული ტალღები ბინარული (ორმაგი) შავი ხვრელებისა და მათი შერწყმის შედეგად მიღებული პროდუქტების პირდაპირი დაფიქსირების საშუალებას გვაძლევს. სწორედ ამიტომ, ახლად დაფიქსირებული სიგნალი, რომელსაც GW 190521 უწოდეს, პირველი დასკვნითი პირდაპირი დაკვირვებაა შუალედურმასიან შავ ხვრელზე.
„როგორ წარმოიქმნება სუპერმასიური შავი ხვრელები? ეს ასტროფიზიკის ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლოებაა. ისინი მილიონობით და მილიარდობით მზის მასას შეიცავენ. საინტერესოა, ისინი ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელისგან წარმოიქმნებიან, რომლებიც თავის მხრივ ვარსკვლავის კოლაფსის შედეგად იბადებიან, თუ ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი პროცესის შედეგად? შუალედურმასიან შავ ხვრელებს დიდი ხანია ვეძებდით, რათა ამოგვევსო ნაპრალი ვარსკვლავური მასისა და სუპერმასიურ შავ ხვრელებს შორის. ახლა ჩვენ უკვე გვაქვს მტკიცებულება, რომ შუალედურმასიანი შავი ხვრელები მართლაც არსებობს“, — ამბობს ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის გრავიტაციული ტალღების ასტრონომი კრისტოფერ ბერი.
თუმცა, 85-მზის მასიანი შავი ხვრელიც ასევე საოცრებაა. იმიტომ, რომ ჩვენი მოდელების თანახმად, შეუძლებელია 65 მზის მასაზე მეტი მასის მქონე შავი ხვრელის წარმოქმნა ერთი ვარსკვლავისგან, როგორც იბადება ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები.
ამის მიზეზი ის არის, რომ წინაპარი ვარსკვლავები იმდენად მასიურები არიან, რომ მათ მიერ წარმოქმნილი სუპერნოვები, ე. წ. წყვილურ-არასტაბილური სუპერნოვები მთლიანად ანადგურებენ ვარსკვლავის ბირთვს და აღარაფერი რჩება, რომ გრავიტაციულად კოლაფსირდეს შავ ხვრელად.
ეს კი წარმოქმნის იმას, რასაც „მასის ზედა ნაპრალს“ უწოდებენ (მასის ქვედა ნაპრალი არის შავ ხვრელსა და ნეიტრონულ ვარსკვლავს შორის. გრავიტაციული ტალღა 190521-ის 85 მზის მასის შავი ხვრელი მასის ამ ნაპრალში დარწმუნებით აღმოჩენილი პირველი შავი ხვრელია.
თუმცა, ეს აღმოჩენა კიდევ ერთ თავსატეხს აჩენს. მასის ამ ნაპრალში მოთავსებული შავი ხვრელის აღმოჩენა იმას ნიშნავს, რომ მასიური სუპერნოვები ისეთი არ არის, როგორიც წარმოგვედგინა; ანდაც, უფრო დიდი ალბათობით, 85 მზის მასის მქონე ეს შავი ხვრელი კიდევ ერთი, უფრო ადრეული შერწყმის შედეგია.
ამ ეტაპზე რაიმეს დაბეჯითებით თქმა რთულია, მაგრამ გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია ჯერ ახლა ისხამს ფრთებს და ეს მოვლენა თავის მხრივ უკვე გამორჩეულია.
„ჯერ არ ვიცით, ეს საოცარი აღმოჩენა GW190521 და შუალედურმასიანი პირველი შავი ხვრელი ბინარულ შავ ხვრელთა სრულიად ახალი კლასია თუ ჩვენ მიერ დანახული სპექტრის წყაროს მასის ზედა ზღვარი“, — ამბობს ჰანოვერის ალბერტ აინშტაინის ინსტიტუტის ფიზიკოსი კარშტენ დანცმანი.
ასეთი ობიექტის პირდაპირი გზით პირველად აღმოჩენა წარმოუდგენლად ამაღელვებელია და წარმოადგენს საუკეთესო სამეცნიერო აღმოჩენას; პასუხს სცემს კითხვებს და სვამს კიდევ უფრო მეტ სრულიად ახალ კითხვას.
„გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიაში ჯერ მხოლოდ გარიჟრაჟია. რთულია, ასტროფიზიკოსად გახდომისთვის უკეთესი დრო აირჩიო“, — ამბობს ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის ასტრონომი ჩეის კიმბალი.
კვლევა Physical Review Letters-სა და The Astrophysical Journal Letters-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
