A gabojmë për vrimat e zeza? Një teori radikale sfidon Ajnshtajnin

Hulumtimet e reja sfidojnë nocionin e pranuar prej kohësh të singulariteteve në vrimat e zeza – pika ku fizika dyshohet se prishet. Kredia: SciTechDaily.com

Vrimat e zeza mund të mos kenë singularitete në fund të fundit!

Shkencëtarët po eksplorojnë modele të reja – duke përfshirë ato pa horizonte ngjarjesh – që sfidojnë fizikën klasike. Me vëzhgimet e gjeneratës së ardhshme, ne më në fund mund të shohim se çfarë qëndron përtej.

Nga SciTechDaily: Are We Wrong About Black Holes? A Radical Theory Challenges Einstein¹

Ajnshtajni, Schwarzschild dhe lindja e vrimave të zeza

“Hic sunt leones”, vëren Stefano Liberati, drejtor i Institutit për Fizikën Themelore të Universit (IFPU) dhe një nga autorët e një punimi të ri të botuar në Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Fraza latine, që do të thotë “këtu të jenë luanët”, dikur përdorej në hartat e lashta për të shënuar territore të panjohura ose të rrezikshme. Në këtë rast, ai i referohet singularitetit që parashikohet të ekzistojë në qendër të vrimave të zeza tradicionale, ato të përshkruara nga relativiteti i përgjithshëm i Ajnshtajnit².

Për të kuptuar pse kjo ka rëndësi, ndihmon të rishikoni origjinën e idesë. Në vitin 1915, Albert Ajnshtajni prezantoi teorinë e tij novatore të relativitetit të përgjithshëm. Vetëm një vit më vonë, fizikani gjerman Karl Schwarzschild zbuloi një zgjidhje të saktë për ekuacionet e Ajnshtajnit, duke zbuluar mundësinë e objekteve aq të dendura sa asgjë, madje as drita, nuk mund t’i shpëtonte kapjes së tyre gravitacionale. Këto janë vrimat e zeza³ që njohim sot.

Por që nga fillimi, koncepti ngriti pyetje shqetësuese. Në vitet 1960, shkencëtarët kuptuan se, sipas matematikës, hapësira-koha bëhet pafundësisht e lakuar në qendër të një vrime të zezë. Ky “singularitet” nënkupton një pikë ku graviteti bëhet pafundësisht i fortë dhe ligjet e njohura të fizikës prishen. Nëse një singularitet i tillë ekziston vërtet, do të nënkuptonte se relativiteti i përgjithshëm, një nga teoritë më të suksesshme në fizikë, dështon në kushte ekstreme. Për shumë fizikantë, referimi i një “singulariteti” është më pak një shpjegim dhe më shumë një pranim: ne thjesht nuk e kuptojmë ende se çfarë po ndodh në thelb të një vrime të zezë.

Problemi i singularitetit në fizikë

Pavarësisht këtyre sfidave teorike, provat për vrimat e zeza janë rritur në mënyrë të qëndrueshme që nga vitet 1970. Zbulimet e mëdha – si zbulimi i parë i valëve gravitacionale⁴ në 2015 dhe imazhet e vrimave të zeza të Teleskopit të Horizontit të Ngjarjeve në 2019⁵ dhe 2022⁶ – na kanë sjellë më afër se kurrë vëzhgimit të drejtpërdrejtë të vrimave të zeza. Këto zbulime madje u njohën me çmime Nobel në 2017 dhe 2020. Megjithatë, asnjë nga këto vëzhgime nuk ka qenë në gjendje të konfirmojë ose përjashtojë ekzistencën e singulariteteve. Ajo që qëndron në thelbin e një vrime të zezë mbetet një nga pyetjet më të mëdha të hapura në fizikë.

Vrima e zezë njëjëse dhe alternativa jo njëjëse -imazh2a. – Kredia: Sissa Medialab. Imazhi i sfondit me burim nga ESO/Cambridge Astronomical Survey Unit

Përtej horizontit të ngjarjeve: Kërkimi i përgjigjeve

Dhe kjo na kthen te “leonët” të cilave i referohet Liberati: ne mund ta përshkruajmë fizikën e vrimave të zeza vetëm deri në një distancë të caktuar nga qendra. Përtej kësaj qëndron misteri – një situatë e papranueshme për shkencën. Kjo është arsyeja pse studiuesit kanë kërkuar prej kohësh një paradigmë të re, në të cilën singulariteti “shërohet” nga efektet kuantike që graviteti duhet të shfaqë në kushte të tilla ekstreme. Kjo natyrisht çon në modele të vrimave të zeza pa singularitete, si ato të eksploruara në punën e Liberatit dhe bashkëpunëtorëve të tij.

Një nga aspektet interesante të punimit të ri është origjina e tij bashkëpunuese. Nuk është as punë e një grupi të vetëm kërkimor dhe as një artikull tradicional i rishikimit. “Është diçka më shumë,” shpjegon Liberati. “Ajo doli nga një sërë diskutimesh midis ekspertëve kryesorë të fushës – teoricienët dhe fenomenologët, studiuesit e rinj dhe të vjetër – të gjithë të mbledhur së bashku gjatë një seminari të dedikuar IFPU. Punimi është një sintezë e ideve të paraqitura dhe të debatuara në sesione, të cilat përafërsisht korrespondojnë me strukturën e vetë artikullit.” Sipas Liberati, vlera e shtuar qëndron në vetë bisedën: “Për disa tema, pjesëmarrësit kishin fillimisht pikëpamje të ndryshme – dhe disa i përfunduan seancat me mendime të paktën pjesërisht të ndryshuara.”

Rimendimi i vrimave të zeza: Tre modele konkurruese

Gjatë atij takimi, u përshkruan tre modele kryesore të vrimave të zeza: vrima e zezë standarde e parashikuar nga relativiteti i përgjithshëm klasik, me një singularitet dhe një horizont ngjarjesh; vrima e zezë e rregullt, e cila eliminon singularitetin, por ruan horizontin; dhe imituesi i vrimës së zezë, i cili riprodhon tiparet e jashtme të një vrime të zezë, por nuk ka as një singularitet dhe as një horizont ngjarjesh.

Punimi gjithashtu përshkruan se si mund të formohen vrimat e zeza të rregullta dhe mimikerët, si mund të shndërrohen në njëra-tjetrën dhe, më e rëndësishmja, çfarë lloj testesh vëzhguese mund t’i dallojnë ato një ditë nga vrimat e zeza standarde.

Ndërsa vëzhgimet e mbledhura deri më tani kanë qenë novatore, ato nuk na tregojnë gjithçka. Që nga viti 2015, ne kemi zbuluar valë gravitacionale nga bashkimet e vrimave të zeza dhe kemi marrë imazhe të hijeve të dy vrimave të zeza: M87* dhe Shigjetari A*. Por këto vëzhgime fokusohen vetëm në pjesën e jashtme – ato nuk ofrojnë asnjë pasqyrë nëse një singularitet qëndron në qendër.

“Por gjithçka nuk është e humbur”, thotë Liberati. “Vrimat e zeza të rregullta, dhe veçanërisht mimikerët, nuk janë kurrë saktësisht identike me vrimat e zeza standarde – as jashtë horizontit. Pra, vëzhgimet që hetojnë këto rajone mund të na tregojnë, në mënyrë indirekte, diçka për strukturën e tyre të brendshme.”

Roli i instrumenteve dhe eksperimenteve të avancuara

Për ta bërë këtë, do të na duhet të matim devijime delikate nga parashikimet e teorisë së Ajnshtajnit, duke përdorur instrumente gjithnjë e më të sofistikuara dhe kanale të ndryshme vëzhgimi. Për shembull, në rastin e mimikuesve, imazhi me rezolucion të lartë nga Teleskopi i Horizontit të Ngjarjeve mund të zbulojë detaje të papritura në dritën e përkulur rreth këtyre objekteve – të tilla si unazat më komplekse të fotoneve. Valët gravitacionale mund të tregojnë anomali delikate të pajtueshme me gjeometritë joklasike të hapësirës-kohës. Dhe rrezatimi termik nga sipërfaqja e një objekti pa horizont – si një imitues – mund të ofrojë një të dhënë tjetër premtuese.

Drejt një teorie kuantike të gravitetit

Njohuritë aktuale nuk janë ende të mjaftueshme për të përcaktuar saktësisht se çfarë lloj shqetësimesh duhet të kërkojmë, ose sa të forta mund të jenë ato. Megjithatë, në vitet e ardhshme, priten përparime të rëndësishme në të kuptuarit teorik dhe simulimet numerike. Këto do të hedhin bazat për mjete të reja vëzhguese, të dizajnuara posaçërisht me modele alternative në mendje. Ashtu siç ndodhi me valët gravitacionale, teoria do të udhëheqë vëzhgimin – dhe pastaj vëzhgimi do të rafinojë teorinë, ndoshta edhe duke përjashtuar disa hipoteza.

Kjo linjë kërkimore premton shumë: mund të ndihmojë në zhvillimin e një teorie kuantike të gravitetit, një urë midis relativitetit të përgjithshëm – i cili përshkruan universin në shkallë të gjerë – dhe mekanikës kuantike, e cila qeveris botën nënatomike.

“Ajo që pret për kërkimin e gravitetit,” përfundon Liberati, “është një kohë vërtet emocionuese. Ne po hyjmë në një epokë ku një peizazh i gjerë dhe i paeksploruar po hapet para nesh.”

Referencë: “Drejt një paradigme jo-singulare të fizikës së vrimave të zeza” nga Raúl Carballo-Rubio, Francesco Di Filippo, Stefano Liberati, Matt Visser, Julio Arrechea, Carlos Barceló, Alfio Bonanno, Johanna Borissova, Valentin Boyanov, Vitor Cardoso, Francesco Del Porro, Astrid Eichhorn, Daniel Jampolski, Prado Martín-Moruno, Jacopo Mazza, Tyler McMaken, Antonio Panassiti, Paolo Pani, Alessia Platania, Luciano Rezzolla dhe Vania Vellucci, 6 maj 2025, Revista e Kozmologjisë dhe Fizikës së Astroparticave.
DOI: 10.1088/1475-7516/2025/05/003

Mos humbisni kurrë një përparim: Bashkohuni me buletinin SciTechDaily.

–

Referenë

1. Are We Wrong About Black Holes? A Radical Theory Challenges Einstein ↩︎
2. Science Made Simple: What Is the Theory of Relativity? ↩︎
3. Astronomy & Astrophysics 101: Black Hole ↩︎
4. Astronomy & Astrophysics 101: Gravitational Waves ↩︎
5. Chandra Black Hole Close-Up Image Makes History ↩︎
6. Stunning Reveal: First Image of the Black Hole at the Center of Our Milky Way Galaxy ↩︎