Objekte qiellore të njohura si xhuxhët e errët mund të jenë duke u fshehur në qendrën e galaktikës sonë dhe mund të ofrojnë çelësa kyç për të zbuluar natyrën e një prej fenomeneve më misterioze dhe themelore në kozmologjinë bashkëkohore: materia e errët.
Një artikull i publikuar në Journal of Cosmology and Astroparticle Physics nga një ekip studiuesish me bazë në MB dhe Hawai përshkruan për herë të parë këto objekte dhe propozon si të verifikohet ekzistenca e tyre duke përdorur instrumentet aktualë vëzhgues, si Teleskopi Hapësinor James Webb. Artikulli titullohet: “Dark Dwarfs: Dark Matter-Powered Sub-Stellar Objects Awaiting Discovery at the Galactic Center.”
Ekipi anglo-amerikan që qëndron pas studimit i quajti ata xhuxhët e errët. Jo sepse janë trupa të errët – përkundrazi – por për shkak të lidhjes së tyre të veçantë me materien e errët, një nga temat më qendrore në kërkimet aktuale në kozmologji dhe astrofizikë.
“Mendojmë se 25% e universit përbëhet nga një lloj materie që nuk lëshon dritë, duke e bërë të padukshme për sytë tanë dhe teleskopët. Ne e zbulojmë vetëm përmes efekteve të saj gravitacionale. Prandaj e quajmë materie e errët,” shpjegon Jeremy Sakstein, Profesor i Fizikës në Universitetin e Hawai dhe një nga autorët e studimit.
Ajo që dimë sot për materien e errët është se ekziston dhe si sillet – por jo ende se çfarë është realisht. Gjatë 50 viteve të fundit, janë propozuar disa hipoteza, por asnjë nuk ka mbledhur ende prova të mjaftueshme eksperimentale për të mbizotëruar. Studime si ky i Sakstein dhe kolegëve janë të rëndësishme sepse ofrojnë mjete konkrete për të thyer këtë ngërç.
Ndër kandidatët më të njohur për materien e errët janë grimcat masive që ndërveprojnë dobët (WIMPs) – grimca shumë masive që ndërveprojnë shumë pak me materien e zakonshme: ato kalojnë përmes gjërave pa u vënë re, nuk lëshojnë dritë dhe nuk i përgjigjen forcave elektromagnetike (prandaj nuk pasqyrojnë dritë dhe mbeten të padukshme), dhe shfaqen vetëm përmes efekteve të tyre gravitacionale. Kjo lloj materie e errët do të ishte e nevojshme që xhuxhët e errët të ekzistojnë.
“Materia e errët ndërvepron gravitacionalisht, prandaj mund të kapet nga yjet dhe të grumbullohet brenda tyre. Nëse ndodh kjo, mund të ndërveprojë edhe me vetveten dhe të anihilohet, duke lëshuar energji që ngroh yllin,” shpjegon Sakstein.
Yjet e zakonshëm – si dielli ynë – ndriçojnë sepse në bërthamat e tyre ndodhin procese të shkrirjes bërthamore, duke gjeneruar sasi të mëdha nxehtësie dhe energjie. Shkrirja ndodh kur masa e yllit është aq e madhe sa që forcat gravitacionale shtypin materien drejt qendrës me intensitet të tillë që shkakton reagime midis bërthamave atomike. Ky proces lëshon sasi të mëdha energjie që ne i shohim si dritë. Edhe xhuxhët e errët lëshojnë dritë – por jo për shkak të shkrirjes bërthamore.
“Xhuxhët e errët janë objekte me masë shumë të ulët, rreth 8% e masës së diellit,” shpjegon Sakstein. Një masë kaq e vogël nuk është e mjaftueshme për të nxitur reaksione shkrirjeje.
Për këtë arsye, objekte të tilla – megjithëse shumë të zakonshme në univers – zakonisht lëshojnë vetëm një dritë të zbehtë (për shkak të energjisë së prodhuar nga kontraktimi i tyre gravitacional relativisht i vogël) dhe njihen nga shkencëtarët si xhuxhët kafe.
Megjithatë, nëse xhuxhët kafe ndodhen në rajone ku materia e errët është veçanërisht e bollshme – si në qendrën e galaktikës sonë – ata mund të transformohen në diçka tjetër.
“Këto objekte mbledhin materien e errët që i ndihmon të bëhen xhuxhë të errët. Sa më shumë materie të errët të kesh përreth, aq më shumë mund të kapësh,” shpjegon Sakstein. “Dhe, sa më shumë materie e errët të përfundojë brenda yllit, aq më shumë energji do të prodhohet përmes anihilimit të saj.”
Por e gjitha kjo varet nga një lloj specifik i materies së errët. “Që xhuxhët e errët të ekzistojnë, materia e errët duhet të përbëhet nga WIMPs, ose çdo grimcë e rëndë që ndërvepron aq fuqishëm me vetveten sa të prodhojë materie të dukshme,” thotë Sakstein.
Kandidatët e tjerë të propozuar për të shpjeguar materien e errët – si aksionet, grimcat ultratëlehta ‘fuzzy’, ose neutrinos sterile – janë shumë të lehta për të prodhuar efektin e pritshëm në këto objekte. Vetëm grimcat masive, të afta të ndërveprojnë me njëra-tjetrën dhe të anihilohen në energji të dukshme, mund të fuqizojnë një xhuxh të errët.
Megjithatë, kjo hipotezë do të kishte pak vlerë nëse nuk do të kishte një mënyrë konkrete për të identifikuar një xhuxh të errët. Për këtë arsye, Sakstein dhe kolegët propozojnë një tregues dallues. “Ishin disa tregues, por ne propozuam Litium-7 sepse do të ishte me të vërtetë një efekt unik,” shpjegon shkencëtari.
Litiumi-7 digjet shumë lehtë dhe konsumohet shpejt në yjet e zakonshëm. “Pra, nëse do të ishe në gjendje të gjeje një objekt që dukej si xhuxh i errët, mund të kërkoje praninë e këtij litiumi, sepse nuk do të ishte aty nëse do të ishte xhuxh kafe ose objekt i ngjashëm.”
Instrumente si Teleskopi Hapësinor James Webb mund të jenë tashmë në gjendje të zbulojnë objekte qiellore jashtëzakonisht të ftohtë si xhuxhët e errët. Por, sipas Sakstein, ekziston edhe një mundësi tjetër. “Gjithashtu, mund të shikoje të gjithë një popullatë objektesh dhe të pyesësh, në mënyrë statistike, nëse ato përshkruhen më mirë duke pasur një nënpopullatë xhuxhësh të errët apo jo.”
Nëse në vitet e ardhshme arrijmë të identifikojmë një ose më shumë xhuxhë të errët, sa i fortë do të ishte ky tregues në mbështetje të hipotezës se materia e errët përbëhet nga WIMPs?
“Mjaft i fortë. Me kandidatë të lehtë të materies së errët, si aksionet, nuk mendoj se do të ishe në gjendje të krijoje diçka si një xhuxh i errët. Ata nuk grumbullohen brenda yjeve. Nëse arrijmë të gjejmë një xhuxh të errët, kjo do të ofronte prova bindëse se materia e errët është e rëndë dhe ndërvepron fuqishëm me vetveten, por vetëm dobët me Modelin Standard. Kjo përfshin klasa të WIMPs, por do të përfshinte edhe disa modele më ekzotike,” përfundon Sakstein.
Vëzhgimi i një xhuxhi të errët nuk do të na tregonte përfundimisht se materia e errët është një WIMP, por do të thoshte se është ose një WIMP ose diçka që, për të gjitha qëllimet praktike, sillet si një WIMP.
