Rreth 28,000 vite-dritë larg, grumbulli globular M80 është shtëpia e qindra mijëra yjeve të lidhur së bashku nga graviteti. Mjedise të dendura si ky mund të nxisin rritjen e vrimave të zeza përmes bashkimeve të njëpasnjëshme. Sipas një studimi të ri, vrimat e zeza më masive në univers, të zbuluara përmes valëve që krijojnë në hapësirë-kohë, nuk lindën drejtpërdrejt nga kolapsi i yjeve. Këta gjigantë kozmikë u formuan përmes një serie përplasjesh të përsëritura dhe jashtëzakonisht të dhunshme në grupe yjore shumë të dendura, argumenton një ekip ndërkombëtar studiuesish.
Studimi, i udhëhequr nga Cardiff University, analizoi versionin 4.0 të katalogut të valëve gravitacionale LIGO–Virgo–KAGRA (GWTC4), i cili përmban 153 zbulime të besueshme të bashkimeve të vrimave të zeza.
Ekipi donte të testonte idenë se vrimat e zeza më të rënda në GWTC-4 janë objekte të gjeneratës së dytë, të formuara kur vrima të zeza më të hershme u bashkuan dhe më pas u bashkuan përsëri në bërthamat e dendura të grupeve yjore, ku yjet mund të jenë të grumbulluar deri në një milion herë më ngushtë sesa në lagjen e diellit tonë.
Gjetjet e tyre, të publikuara në Nature Astronomy, shqyrtojnë origjinën e vrimave të zeza më të rënda të zbuluara përmes valëve gravitacionale dhe zbulojnë dy popullata të dallueshme.
“ Astronomia e valëve gravitacionale tani po bën më shumë sesa thjesht të numërojë bashkimet e vrimave të zeza,” shpjegon autori kryesor Dr. Fabio Antonini nga Shkolla e Fizikës dhe Astronomisë në Cardiff University.
“Ajo po fillon të tregojë se si rriten vrimat e zeza, ku rriten dhe çfarë na tregon kjo për jetën dhe vdekjen e yjeve masive. Kjo është emocionuese sepse mund ta përdorim këtë informacion për të testuar kuptimin tonë mbi evolucionin e yjeve dhe grupeve yjore në univers.”
Në të dhënat e valëve gravitacionale, ekipi identifikoi një popullatë me masë më të ulët që përputhet me kolapsin e zakonshëm yjor dhe një popullatë me masë më të lartë, rrotullimet e së cilës përputhen pikërisht me ato që priten nga bashkimet hierarkike në grupe yjore të dendura.
“Ajo që na habiti më shumë ishte sa qartë dallohen vrimat e zeza me masë të lartë si një popullatë e veçantë,” tha bashkautorja Dr. Isobel Romero-Shaw, Ernest Rutherford Fellow në Cardiff University.
“Ndryshe nga sistemet me masë më të ulët që analizuam, të cilat zakonisht rrotulloheshin ngadalë, sistemet me masë më të lartë përputhen me rrotullime më të shpejta dhe të orientuara në drejtime dukshëm të rastësishme. Kjo është pikërisht shenja që do të prisje nëse vrimat e zeza do të bashkoheshin vazhdimisht në grupe yjore të dendura.”
“Kjo e bën origjinën nga grupet yjore shumë më bindëse sesa ishte me katalogët e mëparshëm.”
Studimi gjithashtu ofron provat më të forta deri tani për ekzistencën e një “hendeku mase”, ku yje jashtëzakonisht masivë shpërthejnë në mënyrë katastrofike në vend që të shemben në vrima të zeza.
Kjo teori e parashikuar prej kohësh përshkruan një interval të ndaluar masash për vrimat e zeza të krijuara drejtpërdrejt nga yjet, ku yjet shumë masivë pritet të shkatërrohen përpara se të mund të formojnë vrima të zeza.
Ekipi e vendos këtë interval në një popullatë vrimash të zeza me origjinë yjore me masa prej 45 herë më të mëdha se masa e diellit dhe më shumë.
Dr. Antonini tha: “Në studimin tonë gjejmë prova për hendekun e parashikuar prej kohësh të masës nga paqëndrueshmëria në çifte—një interval masash ku yjet nuk pritet të lënë pas vrima të zeza. Detektorët e valëve gravitacionale kanë zbuluar vrima të zeza që duket se ndodhen brenda ose pranë këtij hendeku, të cilin ne e identifikojmë rreth 45 masave diellore.”
“Pra, pyetja kryesore tani është: a po na tregojnë këto vrima të zeza se modelet tona të evolucionit yjor janë të gabuara, apo po krijohen ato në një mënyrë tjetër?”
“Vrimat e zeza më të mëdha duket se na tregojnë më shumë për dinamikën e grupeve yjore sesa vetëm për evolucionin yjor.”
“Mbi rreth 45 masa diellore, shpërndarja e rrotullimit ndryshon në një mënyrë që është e vështirë të shpjegohet vetëm me sisteme binare normale yjore, por shpjegohet natyrshëm nëse këto vrima të zeza kanë kaluar tashmë nëpër bashkime të mëparshme në grupe të dendura.”
Ekipi përdori gjithashtu këtë tranzicion për të hedhur dritë mbi një reaksion të rëndësishëm bërthamor të përfshirë në djegien e heliumit brenda yjeve masive.
“Në të ardhmen, të dhënat e valëve gravitacionale mund t’i ndihmojnë shkencëtarët të studiojnë fizikën bërthamore, sepse kufiri i masës i vendosur nga paqëndrueshmëria në çifte varet nga reaksionet bërthamore që ndodhin në bërthamat e yjeve masive,” shtoi bashkautorja Dr. Fani Dosopoulou, studiuese në Cardiff University.
