როდესაც 2015 წელს შავი ხვრელების პირველი შეჯახება დააფიქსირეს, ეს ასტრონომიის ისტორიაში გარდამტეხ მომენტად იქცა. ასტრონომებმა გრავიტაციული ტალღების გამოყენებით სამყაროს სრულიად ახლებური გზით დაკვირვება დაიწყეს. მაგრამ პირველი შეჯახების დაფიქსირებამ შავი ხვრელების ჩვენეულ გაგებაში რევოლუცია ვერ მოახდინა, რაც გასაკვირი სულაც არაა. ასტრონომებმა იცოდნენ, რომ სხვა შეჯახებებსაც მიაკვლევდნენ და მხოლოდ ამგვარად დაგროვილი მონაცემებით გახდებოდა შესაძლებელი კითხვებზე პასუხების პოვნის დაწყება.

"პირველი აღმოჩენა ჩვენი ცხოვრების ერთ-ერთი ამაღელვებელი მომენტი იყო", — ამბობს ვიკი კალოგერა, ასტროფიზიკოსი და ლაზერული ინტერფერომეტრიის გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიის (LIGO) იმ გუნდის წევრი, რომელმაც 2015 წელს ეს მოვლენა დააფიქსირა, — "მაგრამ ასტროფიზიკაში მხოლოდ ერთ წყაროზე დაყრდნობით მოვლენას ვერ ახსნი".

ახლა კი კალოგერა და სხვა ფიზიკოსები ფიქრობენ, რომ შავი ხვრელების შემსწავლელ დარგში ახალი ეპოქა იწყება, რასაც ისეთი შავი ხვრელების რაოდენობის სწრაფი ზრდა განაპირობებს, რომლებზეც დაკვირვებაა შესაძლებელი.

შავი ხვრელების შერწყმა ის მოვლენაა, როცა ორი შავი ხვრელი ერთმანეთისკენ სპირალურად მოძრაობს, რაც მათი შეჯახებით სრულდება. ამ ფენომენის შესახებ შექმნილმა უახლესმა კატალოგმა შავი ხვრელების შესასწავლად ხელმისაწვდომი მონაცემების რაოდენობა გააოთხმაგა. ამ ეტაპზე ასტროფიზიკოსები თითქმის 50 შერწყმას ზედმიწევნით შეისწავლიან, ათეულობით ახალ შერწყმას რამდენიმე თვეში ელიან, ასეულობითს კი — უახლოეს წლებში.

"შავი ხვრელის ასტროფიზიკა გრავიტაციული ტალღების გამო რევოლუციის პროცესშია, რადგან შესასწავლ ფენომენთა რაოდენობა ძალიან დიდია", — ამბობს კალოგერა, — "დიდი ციფრები კი თვისობრივად განსხვავებული კითხვების დასმის საშუალებას გვაძლევს. ასე რომ, ჩვენ ნამდვილი საგანძური აღმოვაჩინეთ".

ამ მონაცემებზე დაყრდნობით, ახალი სტატისტიკური კვლევები იდუმალი ობიექტების საიდუმლოებების გამოვლენას იწყებენ. კერძოდ, ნელ-ნელა ნათელი ეფინება იმას, თუ როგორ იქმნებიან შავი ხვრელები და რატომ ერწყმიან ისინი ერთმანეთს. უფრო და უფრო მეტ შავ ხვრელზე დაკვირვებამ, შესაძლოა, კოსმოლოგიური ევოლუციის — დიდი აფეთქებიდან პირველი ვარსკვლავების დაბადებისა და გალაქტიკების ზრდამდე პერიოდის — შესწავლის ახალი მეთოდითაც მოგვამარაგოს.

"ნამდვილად არ ველოდი, რომ ამ შეკითხვებს შავი ხვრელების შეჯახების პირველად დაფიქსირების მერე ასე მალე გადავხედავდით", — ამბობს ასტრონომი მაია ფიშბახი, — "ამ დარგში ინფორმაციის სწრაფი და უეცარი ზრდა დაიწყო".

თუმცა იქამდე, სანამ შავ ხვრელებს კოსმოსის შესასწავლად გამოიყენებენ, ასტროფიზიკოსებმა უნდა გაარკვიონ, თუ როგორ წარმოიქმნებიან ისინი. ჯერჯერობით ამ საკითხზე დებატებში ორი თეორია დომინირებს.

ზოგი ასტრონომი ვარაუდობს, რომ შავი ხვრელების უმეტესობა ვარსკვლავთგროვებში წარმოიქმნება. ესაა მჭიდროდ განთავსებული ვარსკვლავების რეგიონები, რომლებიც ზოგჯერ მილიონჯერ უფრო მკვრივია, ვიდრე ჩვენი გალაქტიკის შემოგარენი. ამ თეორიის თანახმად, ყოველთვის, როდესაც მასიური ვარსკვლავი ფეთქდება, ის შავ ხვრელს ტოვებს, რომელიც ვარსკვლავების გროვის შუაგულში იძირება. შედეგად, გროვის ცენტრი შავი ხვრელებით ივსება და ისინი მიზიდულობის გამო საბედისწერო კოსმოსურ ცეკვაში ებმებიან. ასტრონომები ამ პროცესს შავი ხვრელის "დინამიკურ" ფორმირებას უწოდებენ.

სხვები ვარაუდობენ, რომ შავი ხვრელების ორმაგი სისტემის ჩამოყალიბება იმ ვარსკვლავთა წყვილს უკავშირდება, რომლებიც გალაქტიკების შედარებით უკაცრიელ რეგიონებში მდებარეობენ. ხანგრძლივი და ქაოსური თანაცხოვრების შემდეგ ისინი ისე ფეთქდებიან, რომ შავი ხვრელების "იზოლირებულ" წყვილს ქმნიან, რომლებიც ერთმანეთის გარშემო ბრუნავენ.

"ითვლება, რომ შავი ხვრელების წარმოქმნის შესახებ დინამიკური და იზოლირებული მოდელები ერთმანეთს უპირისპირდება", — ამბობს დენიელ ჰოლცი, ჩიკაგოს უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი. მისი თქმით, მრავალი თეორეტიკოსი ორმაგი შავი ხვრელის ფორმირების მხოლოდ ერთ მოდელს მცირე რაოდენობის მონაცემებთან მუშაობის პრაქტიკიდან გამომდინარე იცავს.

"თითოეული ტიპის მოვლენა ზედმიწევნით, სიყვარულით, გატაცებით შეისწავლეს", — ამბობს ჰოლცი, — "ჩვენ შავ ხვრელებს ვაფიქსირებდით და სხვები ცდილობდნენ, რომ ერთი ან ორი ნიმუშიდან გამომდინარე განზოგადებული დასკვნები გამოეტანათ".

მართლაც, ასტროფიზიკოსებმა პირველი აღმოჩენა წინააღმდეგობრივი დასკვნების გასამყარებლად გამოიყენეს. LIGO-მ შავი ხვრელების პირველი შერწყმა ძალიან სწრაფად დააფიქსირა — ფაქტობრივად, ოფიციალური დაკვირვების დაწყებამდეც კი, რაც იმაზე მიანიშნებდა, რომ შავი ხვრელების ორმაგი სისტემები სამყაროში ძალიან გავრცელებულია.

იქიდან გამომდინარე, რომ იზოლირებული შავი ხვრელები მრავალფეროვან ასტროფიზიკურ გარემოებში შეიძლება ჩამოყალიბდეს, თეორიები, რომლებიც ამ მოდელს უჭერს მხარს, პროგნოზირებენ, რომ ბევრი შერწყმის მოწმე გავხდებით.

სხვა ასტროფიზიკოსები კი აღნიშნავენ, რომ პირველ შერწყმაში უჩვეულოდ დიდი შავი ხვრელები მონაწილეობდნენ, ამიტომ ამ გიგანტების არსებობა დინამიკური თეორიის სისწორეზე მიუთითებს. მათი აზრით, ასეთი დიდი შავი ხვრელები სამყაროს მხოლოდ ადრეულ ეტაპზე შეიძლება წარმოქმნილიყო — მაშინ, როდესაც ვარსკვლავური გროვები ფორმირდებოდნენ.

"ამ ეტაპზე ერთი ნიმუშის ზომის საფუძველზე გაკეთებული დასკვნები მხოლოდ დარგის სპეციალისტთა ვარაუდებად უნდა მივიჩნიოთ", — ამბობს ასტროფიზიკოსი კარლ როდრიგესი.

ამასთან, LIGO-ს უახლესი კატალოგის მონაცემები აჩვენებს, რომ ორმაგი შავი ხვრელები იმაზე იშვიათია, ვიდრე ელოდნენ. ფაქტობრივად, ამ ეტაპზე დაკვირვების ქვეშ არსებული შავი ხვრელების შერწყმის მაჩვენებელი ვარსკვლავური გროვების თეორიით შეიძლება სრულად აიხსნას — როგორც ეს როდრიგესის და მისი კოლეგების მიერ გასულ თვეში გამოქვეყნებულ პრეპრინტშია ნათქვამი.

გარდა ამისა, ბოლო პერიოდში გამოკვლეული შერწყმები იმ თავსატეხის ამოსახსნელადაც იძლევა ახალი მიდგომების ჩამოყალიბების საშუალებას, თუ როგორ წარმოიქმნებიან შავი ხვრელები. მიუხედავად იმისა, რომ მისი მოხელთება რთულია, შავი ხვრელი ერთობ მარტივი მოვლენაა. მასისა და მუხტის გარდა, შავი ხვრელის ერთადერთი დამახასიათებელი თვისება ბრუნვაა — მაჩვენებელი, რომელიც ამ ბრუნვის სიჩქარეს აღნიშნავს. თუ შავი ხვრელების წყვილი და ვარსკვლავები, რომლებისგანაც ისინი წარმოიქმნენ, თავიდანვე ერთად თანაცხოვრობდნენ, მუდმივი ბიძგი და მიზიდულობა მათ ბრუნვას ერთმანეთს გაუთანაბრებდა. მაგრამ თუ ორი შავი ხვრელი მოგვიანებით, შემთხვევით შეხვდა ერთმანეთს, მათი ბრუნვები, სავარაუდოდ, არათანაბარი იქნება.

LIGO-ს მონაცემთა მიხედვით, შავი ხვრელების ბრუნვის გაზომვის შემდეგ ასტრონომები ფიქრობენ, რომ დინამიკური და იზოლირებული სცენარები თითქმის თანაბრად სავარაუდოა. "არ არსებობს ერთი მოდელი, რომელიც ყველაფერს მოერგება", — წერს ჩიკაგოს უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი მაიკლ ზევინი თავის კოლეგებთან ერთად. ამ მეცნიერებმა რამდენიმე გზა შემოგვთავაზეს, რომელთა ერთიანობაც ჩვენ მიერ აღმოჩენილი ორმაგი შავი ხვრელების მზარდ რაოდენობას ხსნის.

"უმარტივესი პასუხი ყოველთვის არ არის სწორი", — ამბობს ზევინი, — "საქმე უფრო რთულ მოვლენასთან გვაქვს, რომელიც, ამავდროულად, ასტროფიზიკოსებისთვის უფრო დიდი გამოწვევაცაა. თუმცა ვფიქრობ, რომ ამ პრობლემის გადაჭრა მეტად სახალისო პროცესი იქნება".

LIGO და მისი მონათესავე ობსერვატორია, VIRGO დროთა განმავლობაში უფრო მგრძნობიარენი გახდნენ, რაც იმას ნიშნავს, რომ ახლა მათ იმ შავი ხვრელების შეჯახების დანახვაც შეუძლიათ, რომლებიც დედამიწისგან სივრცესა და დროში ძალიან დაშორებულები არიან. "ჩვენ იმ პერიოდის სამყაროს დიდ ნაწილს ვაკვირდებით, როდესაც ის დღევანდელზე გაცილებით ახალგაზრდა იყო", — ამბობს ფიშბახი.

ბოლოდროინდელი პრეპრინტის მიხედვით, ფიშბახმა და მისმა კოლეგებმა აღმოაჩინეს, რომ კოსმოსური ისტორიის სხვადასხვა ეტაპზე დაფიქსირებულ შავ ხვრელებს განსხვავებული ნიშნები აქვთ. კერძოდ, უფრო მძიმე შავი ხვრელები, როგორც ჩანს, სამყაროს ფორმირების ადრეულ ეტაპზე გაცილებით ხშირი მოვლენა იყო.

ეს მრავალი ასტროფიზიკოსისთვის გასაკვირი არ ყოფილა. ისინი ფიქრობენ, რომ სამყაროში პირველი ვარსკვლავები წყალბადის და ჰელიუმის უზარმაზარი ღრუბლებისგან წარმოიქმნა, რის გამოც მათი ზომები გვიანდელ ვარსკვლავებთან შედარებით ბევრად დიდი უნდა ყოფილიყო. ამრიგად, ამ ვარსკვლავებისგან წარმოქმნილი შავი ხვრელებიც დიდი ზომის იქნებოდა.

მაგრამ ერთია იმის პროგნოზირება, თუ რა მოხდა ადრეულ სამყაროში და მეორეა ამაზე დაკვირვება. "ჩვენ ნამდვილად შეგვიძლია დავიწყოთ შავი ხვრელების გამოყენება იმის განსასაზღვრად, თუ როგორ შექმნა სამყარომ ვარსკვლავები და როგორ გაერთიანდნენ ისინი და მათი გროვები გალაქტიკებად", — ამბობს როდრიგესი, — "და პასუხების პოვნის ეს პროცესი თანდათანობით სულ უფრო საინტერესო ხდება".

ეს კვლევა პირველი ნაბიჯია იმისკენ, რომ შავი ხვრელების შესახებ შეგროვებული მონაცემები კოსმოსის შესასწავლ ინსტრუმენტად გამოვიყენოთ. ასტრონომებმა სამყაროს ევოლუციის საოცრად ზუსტი მოდელი შექმნეს, რომელიც Lambda-CDM-ის სახელითაა ცნობილი. მაგრამ არსებულ მოდელთაგან სრულყოფილი ჯერ არცერთი არაა. "გრავიტაციული ტალღები სამყაროს გაზომვის ისეთ გზას გვთავაზობს, რომელიც კოსმოლოგიის ისტორიაში არსებული ყველა სხვა მეთოდისგან სრულად დამოუკიდებელია", — ამბობს სალვატორე ვიტალი, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ასტროფიზიკოსი, — "თუ მისი მეშვეობით იმავე შედეგებს მივიღებთ, ღამით უკეთ დაგვეძინება. ხოლო თუ შედეგები განსხვავებული იქნება, ეს პოტენციურ გაუგებრობაზე მიგვანიშნებს".

ამჟამად თეორეტიკოსები ისეთ მოდელებს ქმნიან, რომლებიც შავი ხვრელების წარმოქმნის რამდენიმე სცენარს მოიცავს. ისინი ცდილობენ გამოააშკარაონ, როგორ უნდა განვითარებულიყო თითოეული მათგანი სამყაროს ისტორიის განმავლობაში. გრავიტაციული ტალღის შემსწავლელი ფიზიკოსები იმედოვნებენ, რომ ამ კითხვებზე ზუსტი პასუხების გაცემას უახლოეს მომავალში შეძლებენ.

"ჩვენ მხოლოდ ზედაპირს ვკაწრავთ", — ამბობს კალოგერა, — "ნიმუშების რაოდენობა ჯერ კიდევ ძალიან მცირეა იმისთვის, რომ საიმედო პასუხებით მოგვამარაგოს. მაგრამ როდესაც ას ან ორას შერწყმას დავაფიქსირებთ, ვფიქრობ, რომ მკაფიო პასუხებს მივიღებთ".

"ამ მომენტისგან კი არც ისე შორს ვართ", — დასძენს ის.