Vala gravitacionale më e fuqishme e regjistruar deri më sot u ka dhënë astronomëve mundësinë të testojnë me një saktësi të paprecedentë një nga rregullat më themelore të fizikës moderne, se sipërfaqja totale e vrimave të zeza nuk mund të zvogëlohet kurrë.
Sinjali, i quajtur GW250114, erdhi nga përplasja e dy vrimave të zeza në një distancë mbi një miliard vite dritë dhe konfirmoi me një siguri prej 99,999% se pas bashkimit, sipërfaqja e tyre totale u rrit, ashtu siç kishte parashikuar Stephen Hawking që në vitin 1971.
Sipas studimit të publikuar në revistën Physical Review Letters, kjo “gjurmë” gravitacionale u zbulua në janar të vitit 2025 nga dy detektorët binjakë LIGO në Shtetet e Bashkuara.
Më pas, bashkëpunimi ndërkombëtar LIGO–Virgo–KAGRA analizoi në detaje të dhënat dhe paraqiti rezultatet në një studim të ri, të bazuar në hipotezën e Hawking-ut se gjatë bashkimit të vrimave të zeza, sipërfaqja e përgjithshme e tyre mund vetëm të rritet dhe kurrë të tkurret.
Ky zbulim bën pjesë në epokën e re të astronomisë së valëve gravitacionale, e cila nisi në vitin 2015, kur LIGO regjistroi për herë të parë një sinjal të qartë nga bashkimi i dy vrimave të zeza.
Valët gravitacionale janë rrudhje të vetë hapësirë-kohës, që krijohen kur objekte kozmike jashtëzakonisht masive përplasen. Për t’i zbuluar ato janë ndërtuar detektorë gjigantë lazeri në formë L-je, me krahë katër kilometra të gjatë, të aftë të matin ndryshime më të vogla se madhësia e një protoni.
Matja e re përfaqëson një përmirësim të rëndësishëm krahasuar me përpjekjet e mëparshme. Në vitin 2021, shkencëtarët përdorën sinjalin historik GW150914 për të testuar të njëjtin rregull, duke arritur një konfirmim me rreth 95% probabilitet.
Megjithatë, GW250114 ishte rreth dy herë më i fuqishëm se çdo sinjal i mëparshëm, duke lejuar llogaritje shumë më të sakta për masat dhe rrotullimet e vrimave të zeza para dhe pas përplasjes.
Sipas të dhënave, para bashkimit, dy vrimat e zeza kishin një sipërfaqe totale horizonti prej rreth 240.000 kilometrash katrorë. Pas përplasjes, sipërfaqja e vrimës së zezë të re u rrit në rreth 400.000 kilometra katrorë. Mundësia e shkeljes së rregullit të Hawking-ut u vlerësua më pak se një në njëqind mijë.
Sinjali i bashkimit kishte dy faza të dallueshme: fillimisht fazën “inspiral”, ku dy vrimat e zeza rrotullohen gjithnjë e më shpejt rreth njëra-tjetrës, dhe më pas fazën “ringdown”, gjatë së cilës vrima e zezë e re stabilizohet.
Në rastin e GW250114, shkencëtarët arritën të dallonin qartë dy frekuenca të ndryshme në këtë fazë, çka mundësoi përcaktimin shumë të saktë të karakteristikave të vrimës së zezë përfundimtare dhe përputhet me parashikimet e teorisë së relativitetit të Ajnshtajnit.
Rëndësia e këtij rezultati nuk kufizohet vetëm në një detaj abstrakt kozmologjik. Hawking dhe Jacob Bekenstein kishin argumentuar se sipërfaqja e një vrime të zezë lidhet me entropinë e saj, pra me një masë të “çrregullsisë” kozmike.
Nëse sipërfaqja nuk zvogëlohet kurrë, atëherë as entropia nuk mund të ulet, në përputhje të plotë me ligjin e dytë të termodinamikës. Çdo test i saktë i këtij rregulli është, për rrjedhojë, një provë për faktin nëse graviteti dhe fizika kuantike i binden të njëjtave ligje themelore, edhe në kushtet më ekstreme të universit.
Sot, detektorët e valëve gravitacionale regjistrojnë bashkime vrimash të zeza ose yjesh neutronikë çdo disa ditë, ndërsa përmirësimet e vazhdueshme po rrisin ndjeshëm ndjeshmërinë e tyre.
Projekte të ardhshme, si teleskopi nëntokësor Einstein Telescope në Evropë dhe projekti Cosmic Explorer në SHBA, synojnë të zbulojnë sinjale edhe më të largëta dhe më të dobëta, duke mundësuar teste të gravitetit në regjime edhe më ekstreme.
Studimi u publikua në revistën shkencore Physical Review Letters, duke konfirmuar se edhe “pëshpëritjet” më të zbehta të hapësirë-kohës mund të shndërrohen, me teknologjinë dhe këmbënguljen e duhur, në të dhëna të forta shkencore.
