გასული წლის მაისში დაფიქსირებულ გრავიტაციულ ტალღებში მიაგნეს კოსმოსური შეჯახების ისეთ ტიპს, როგორიც ჯერ არასოდეს გვქონდა ნანახი.
ერთ-ერთი ობიექტი ნეიტრონული ვარსკვლავია, რაშიც არაფერია გასაკვირი.
თუმცა, დაზუსტებით არ ვიცით, რას წარმოადგენდა მეორე ობიექტი. იმიტომ, რომ ის მკაცრად ექცევა ნიშაში, რომელსაც მასის ქვედა ნაპრალს უწოდებენ — იშვიათი სხეულები, რომელთა მასაც ყველაზე დიდ ნეიტრონულ ვარსკვლავებსა და ყველაზე პატარა შავ ხვრელებს შორის მერყეობს.
ეს პირველი შემთხვევაა, როცა მეცნიერებმა გრავიტაციული ტალღის მოვლენაში ნეიტრონულ ვარსკვლავთან ერთად ჩართული მასის ნაპრალის ობიექტი დააფიქსირეს. მიუხედავად იმისა, რომ ჯერ დაზუსტებით არ ვიცით, რა არის ეს მეორე ობიექტი სინამდვილეში, აღმოჩენა მიუთითებს, რომ ეს მოუხელთებელი, გამოუცნობი ობიექტები გალაქტიკაში მრავლად უნდა იყოს.
„მიუხედავად იმისა, რომ მასის ნაპრალის ობიექტის მტკიცებულება აქამდეც გვქონდა როგორც გრავიტაციულ, ისე ელექტრომაგნიტურ ტალღებში, ეს სისტემა განსაკუთრებით ამაღელვებელია, რადგან პირველი შემთხვევაა, როცა გრავიტაციული ტალღები ნეიტრონულ ვარსკვლავთან შეწყვილებულ მასის ნაპრალის ობიექტზე მიუთითებს“, — ამბობს ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის (აშშ) ასტროფიზიკოსი სილვია ბისკოვონუ.
ნეიტრონული ვარსკვლავები და ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები კოსმოსურ ობიექტთა ერთსა და იმავე კლასს მიეკუთვნება. საწვავის ამოწურვის შემდეგ, მასიური ვარსკვლავები სუპერნოვად ფეთქდებიან. ისინი სწორედ ამ აფეთქების ნარჩენს წარმოადგენს. აფეთქებისას, ვარსკვლავთა გარე ფენები კოსმოსში გაიტყორცნება, მაგრამ ცენტრში არსებულ ბირთვზე უკვე აღარ მოქმედებს სინთეზის შედეგად წარმოქმნილი გარეთ მიმართული წნევა და ულტრამკვრივ ობიექტად კოლაფსირდება.
შედეგებს განსაზღვრავს მასა. ვარსკვლავი, რომლის საწყისი მასაც 8-დან 30-მდე მზის მასას შეადგენს, სიკვდილის შემდეგ ნეიტრონულ ვარსკვლავს წარმოქმნის. მას შემდეგ, რაც ვარსკვლავური მატერიის უმეტესი ნაწილი კოსმოსში გაიტყორცნება, მის კოლაფსირებულ ბირთვს 2,3 მზის მასა ექნება, რომელიც თავს იყრის დაახლოებით 20 კმ დიამეტრის მქონე სფეროში.
ვარსკვლავური შავი ხვრელები უფრო მეტი მასის მქონე ვარსკვლავთა კოლაფსის შედეგად წარმოიქმნება და მათი მასა 5-დან 12-მდე მზის მასას უდრის.
სწორედ აქ იწყება საინტერესო ამბავი: ამ დროისათვის, 2,3-დან 5 მზის მასამდე შუალედში ძალიან ცოტა ობიექტია დაფიქსირებული. და ისინი, რაც დავაფიქსირეთ, არ ვიცით, პატარა შავი ხვრელებია თუ დიდი ნეიტრონული ვარსკვლავები.
ვინაიდან რეგიონი ყველაზე დიდ ნეიტრონულ ვარსკვლავებსა და ყველაზე მსუბუქ შავ ხვრელებს შორის ძნელად დასაფიქსირებელია, მეცნიერებმა მას მასის ქვედა ნაპრალი უწოდეს (რათა განსხვავდებოდეს შავი ხვრელის მასის ზედა ნაპრალისგან).
დღეისათვის გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირება პრობლემას აღარ წარმოადგენს; მათი საშუალებით ასტრონომები შავ ხვრელებს იკვლევენ. მათი რაოდენობა და მასის გადანაწილება წარმოდგენას გვიქმნის, რამდენი შავი ხვრელი შეიძლება იყოს კოსმოსში, როგორ წარმოიქმნებიან და იზრდებიან ისინი.
მასის ქვედა ნაპრალი ერთგვარი მისტერიაა. მეცნიერები იმედოვნებდნენ, რომ მას სწორედ გრავიტაციული ტალღები მოჰფენდა გარკვეულ ნათელს. 2020 წელს პირველად დააფიქსირეს შეჯახება შავ ხვრელსა და მასის ნაპრალის ობიექტს შორის, რომელსაც დაახლოებით 2,6 მზის მასა ჰქონდა.
2023 წლის მაისში დაფიქსირებულ მოვლენას GW230529 უწოდეს. გრავიტაციული ტალღის სიგნალის ანალიზით, ობსერვატორიებმა — LIGO-მ, Virgo-მ და KAGRA-მ განსაზღვრეს, რომ შეჯახებაში ჩართულ ერთ-ერთ ობიექტს 1,2-დან 2 მზის მასამდე ჰქონდა. ის საკმაოდ კარგად თავსდება ნეიტრონული ვარსკვლავის დიაპაზონში.
თუმცა, მეორე ობიექტის მასა 2,5 – 4,5 მზის მასებს შორის მერყეობდა და ის ზუსტად მასის ნაპრალში ექცევა. მკვლევართა აზრით, ის სავარაუდოდ ციცქნა შავი ხვრელია; ამჟამინდელი მონაცემების საფუძველზე, დაზუსტებით ვერაფერს დავადგენთ, მაგრამ ის აჭარბებს ნეიტრონული ვარსკვლავის მასის თეორიულ ზედა ზღვარს და შესაბამისად, ამჟამად ესაა ყველაზე შესაძლო ახსნა.
თუმცა, ყველაზე ამაღელვებელი მაინც თავად ამ მოვლენის აღმოჩენის ფაქტია.
„ვიდრე სამყაროზე დაკვირვებას გრავიტაციულ ტალღებში დავიწყებდით, შავი ხვრელებისა და ნეიტრონული ვარსკვლავების მსგავსი კომპაქტური ობიექტების მახასიათებელთა დადგენას არაპირდაპირი გზით, ელექტრომაგნიტური დაკვირვებებით ვცდილობდით, ირმის ნახტომში“, — ამბობს ასტროფიზიკოსი მაიკლ ზევინი.
მისი განცხადებით, იდეა ნეიტრონული ვარსკვლავისა და შავი ხვრელის მასებს შორის არსებულ ნაპრალზე დაახლოებით 25 წლის წინ გაჩნდა სწორედ ელექტრომაგნიტური დაკვირვებების საფუძველზე. GW230529-ის აღმოჩენა ამაღელვებელია, რადგან მიუთითებს, რომ მასის ეს ნაპრალი იმაზე ნაკლებადაა ცარიელი, ვიდრე ასტრონომებს აქამდე მიაჩნდათ.
გრავიტაციული ტალღების სამივე დეტექტორს, LIGO-ს, Virgo-სა და KAGRA-ს განახლებები ჩაუტარდა, რამაც მკვეთრად გააუმჯობესა მათი მგრძნობელობა. დაკვირვებები სწორედ ამჟამად მიმდინარეობს და მეცნიერებს იმედი აქვთ, რომ უახლოეს მომავალში შავ ხვრელთა შესახებ ბევრი საოცარი აღმოჩენა გაკეთდება.
კვლევას შეგიძლიათ გაეცნოთ LIGO-ს ვებგვერდზე.
მომზადებულია northwestern.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
