Astronomët që analizuan të dhënat e valëve gravitacionale nga bashkëpunimi LIGO–Virgo–KAGRA kanë zbuluar se bashkimet e vrimave të zeza nuk përbëjnë një popullatë homogjene, por ndahen në tre nënpopullata të dallueshme. Kjo gjetje është e rëndësishme sepse sugjeron që vrimat e zeza që bashkohen në univers mund të kenë origjina të ndryshme astrofizike, duke reflektuar procese të ndryshme evolutive dhe mjedise formimi. Studimi u bazua në analizën e katalogut të katërt të valëve gravitacionale (GWTC-4), i cili përfshin më shumë se 150 ngjarje të detektuara deri më tani.
Kur studiuesit shqyrtuan shpërndarjen e masave të vrimave të zeza në këto sisteme binare, ata vunë re se ajo nuk ishte e njëtrajtshme, por shfaqte kulme të dallueshme rreth 10 dhe 35 masa diellore. Përveç kësaj, edhe parametrat e tjerë si raporti i masës midis dy vrimave të zeza dhe orientimi i rrotullimit (spin) shfaqnin ndryshime të dukshme në intervale të caktuara të masës, veçanërisht rreth 20 dhe 40 masa diellore. Këto karakteristika nuk mund të shpjegohen lehtë me një mekanizëm të vetëm formimi, pasi një proces i vetëm zakonisht prodhon shpërndarje më të buta dhe të vazhdueshme. Prandaj, këto “shenja” në të dhëna sugjerojnë ekzistencën e disa kanaleve të ndryshme formimi.
Për të kuptuar më mirë këtë fenomen, studiuesit ndërtuan modele numerike dhe simulime që përfshinin variabla si masa, rrotullimi dhe frekuenca e bashkimeve. Qëllimi ishte të riprodhonin sa më saktë tiparet e vëzhguara në të dhënat reale. Rezultatet treguan se një model që përfshin tre nënpopullata të veçanta arrin të përshkruajë shumë më mirë realitetin sesa një model i vetëm uniform. Secila nga këto nënpopullata ka parametra karakteristikë që mund të lidhen me parashikimet teorike për mënyrat e formimit të vrimave të zeza binare.
Nënpopullata e parë është më dominuesja, duke përbërë rreth 79% të të gjitha sistemeve të vëzhguara. Ajo karakterizohet nga vrima të zeza me masa relativisht të ulëta, rreth 10 masa diellore. Këto sisteme kanë rrotullim të ngadaltë dhe boshtet e tyre të rrotullimit janë kryesisht të rreshtuara me orbitën e sistemit, çka nënkupton një dinamikë të rregullt dhe të qëndrueshme. Një konfigurim i tillë është tipik për sistemet që formohen përmes evoluimit të izoluar binar, ku dy yje që lindin së bashku evoluojnë paralelisht, shkëmbejnë masë gjatë jetës së tyre dhe në fund shemben në vrima të zeza që mbeten të lidhura gravitacionalisht deri në bashkim. Mungesa e ndërhyrjeve të jashtme në këtë proces shpjegon edhe rregullsinë në orientimin e rrotullimit.
Nënpopullata e dytë përbën rreth 14.5% të sistemeve dhe lidhet me vrima të zeza me masa rreth 35 masa diellore. Këto sisteme janë më komplekse: vrimat e zeza kanë masa pothuajse të barabarta dhe tregojnë një shpërndarje më të larmishme të rrotullimit, ku disa janë të rreshtuara me orbitën dhe të tjera jo. Kjo shoqërohet edhe me një “luhatje” më të madhe të boshtit të rrotullimit gjatë orbitimit. Këto karakteristika sugjerojnë një origjinë dinamike, ku ndërveprimet gravitacionale me objekte të tjera luajnë rol të rëndësishëm. Një skenar i mundshëm është formimi në mjedise shumë të dendura si grumbujt globularë, ku shumë yje dhe vrima të zeza bashkëveprojnë vazhdimisht. Një tjetër mundësi është ndikimi i një objekti të tretë të largët që ndryshon orbitën dhe rrotullimin e çiftit përmes mekanizmave si efekti Kozai–Lidov.
Nënpopullata e tretë është më e rralla, duke përbërë vetëm rreth 2.5% të rasteve, por është gjithashtu më ekstreme. Këto sisteme përfshijnë vrima të zeza me masa shumë të mëdha dhe shpesh të pabarabarta, si dhe sjellje shumë të ndërlikuar të rrotullimit. Modelet sugjerojnë se këto sisteme janë rezultat i bashkimeve hierarkike, ku një vrimë e zezë është produkt i një bashkimi të mëparshëm dhe më pas bashkohet sërish me një tjetër. Ky proces mund të ndodhë në mjedise ku densiteti i vrimave të zeza është i lartë, duke lejuar bashkime të njëpasnjëshme. Një tipar i rëndësishëm i këtyre sistemeve është se rrotullimi i tyre shpesh është i çrregullt dhe i fortë, si pasojë e historisë së tyre të ndërlikuar.
Megjithëse këto tre nënpopullata ofrojnë një kornizë të fortë për të kuptuar të dhënat aktuale, studiuesit theksojnë se lidhja mes çdo grupi dhe një mekanizmi të vetëm formimi nuk është ende përfundimtare. Në realitet, mund të ketë mbivendosje midis proceseve dhe faktorë të tjerë që ndikojnë në evolucionin e sistemeve binare të vrimave të zeza. Për shembull, ndikimi i metalicitetit të yjeve, humbjet e masës përmes erërave yjore dhe ndërveprimet në shkallë galaktike mund të luajnë rol shtesë.
Me publikimin e të dhënave të reja nga observatorët e valëve gravitacionale në të ardhmen, pritet që këto modele të rafinohen më tej dhe të ofrojnë një kuptim më të thellë të origjinës dhe evolucionit të vrimave të zeza binare. Këto studime jo vetëm që ndihmojnë në kuptimin e vrimave të zeza, por edhe japin informacion të vlefshëm mbi evolucionin e yjeve masivë, strukturën e galaktikave dhe historinë dinamike të universit.
Referenca:
Anarya Ray et al., “On the Astrophysical Origin of Binary Black Hole Subpopulations: A Tale of Three Channels?”, arXiv (2026), DOI: 10.48550/arxiv.2603.17987
Phys.org, artikull nga Shreejaya Karantha, i redaktuar nga Sadie Harley dhe i rishikuar nga Robert Egan
