Mõnikord pakub universum ise välja eksperimendi, millest füüsikud võivad muidu vaid unistada. Mitte hiiglaslik labor ega kvantosake, vaid kaks päriselt olemasolevat taevakeha umbes 4000 valgusaasta kaugusel meist on saanud teaduslike vaatluste lavaks. Kaksiktäht ZTF J2130 – vananevate tähtede paar – tiirleb aeglaselt teineteise ümber, lähenedes vältimatule kokkusulamisele. See pole vaid muljetavaldav vaatepilt kosmilises mastaabis, vaid ka võimalus veel kord – ja võib-olla seninägematu täpsusega – kontrollida Albert Einsteini gravitatsiooniteooriat, mida peetakse peaaegu kõigutamatuks.
ZTF J2130 asub meile piisavalt lähedal, et saaksime seda jälgida enneolematu täpsusega. Tähed on ammu tähtede kataloogides kirjas, kuid värsked andmed, mida koguti Saksamaal Hamburgi observatooriumis asuva Oskar Lühingi teleskoobiga ning Hispaanias CAHA observatooriumis, võimaldasid teadlastel vaadelda seda süsteemi justkui elusat illustratsiooni füüsikaõpikust. Teleskoobid fikseerivad nende tiirlemist murdsekundilise täpsusega – ja siit algabki draama, mis erutab astrofüsikuid üle maailma.
ZTF J2130 – surmaspiraal, mida saame jälgida reaalajas
See paar koosneb valgest kääbusest – päikesesarnase tähe surmajärgsest tuumast – ja väikesest subkääbusest, mis on sisenemas oma elu viimasesse faasi. Need tähed ei eksisteeri lihtsalt kõrvuti, vaid on gravitatsiooni tõttu peaaegu üksteisesse “sõlme” tõmmatud. Üks tiir ümber ühiselt massikeskme kestab alla 40 minuti ning subkääbuse aine voolab naabri poole nagu kosmiline looderõhk. See ei ole enam stabiilne kaksiktäht, vaid kosmiline draama ette teada lõpuga: lõpuks sulavad tähed üheks ja plahvatavad supernoovana.
Enne suure paugu toimumist liiguvad tähed igal aastal üksteisele üha kiiremini lähemale. Selle põhjus on gravitatsioonilises lainetuses – aegruumi struktuuri võnkumistes, mille olemasolu kinnitati esimest korda 2015. aastal. ZTF J2130 tähed on massiivsed ja liiguvad väga kiiresti, mistõttu nad sõna otseses mõttes “nätsutavad” kosmose kangast. Iga selline laine viib süsteemist energiat minema, mis tähendab ainult üht – tähed lähenevad pöördumatult.
Värskeimad mõõtmised näitavad, et nende orbiidiperiood lüheneb umbes kaks triljondiksekundit iga sekundi kohta. See arv tundub absurdselt väike, ent kosmoloogias on just sellised mikromuutused nagu metronoom, mis märgib tähtede surmarütmi.
Einsteini teooria peab seni vastu – aga mäng pole läbi
See hääbuv kaksiktäht on paradoksaalsel kombel mitte niivõrd tragöödia, kuivõrd võimalus. Astronoomid on täpselt välja arvutanud, et täheldatud orbiidi lühenemine sobitub ülihästi üldrelatiivsusteooria ennustustega. Teisisõnu, ZTF J2130 käitub täpselt nii, nagu Einstein oleks sada aastat tagasi oma märkmikku joonistanud.
Kuid siin peitubki suur küsimus – teadus otsib juba ammu piiri, millest edasi Einsteini võrrandid enam ei kehti. On põhjust arvata, et gravitatsioon võib universumis käituda viisil, mida me veel ei mõista. Vaja on eksperimenti, mis näitaks selgeid kõrvalekaldeid tänasest teooriast. Ja nüüd näib, et meil on tõsine kandidaat.
Euroopa Kosmoseagentuur plaanib sel kümnendil orbiidile saata LISA missiooni – kosmoses paikneva gravitatsioonilainete detektori, mis suudab otseselt registreerida ka selle tähepaarisüsteemi kiiratavaid signaale. See pole ebamäärane tulevikuvisioon: LISA stardiks on sihiks seatud 2030. aastad ning ZTF J2130 jätkab siis endiselt oma surmatantsu. Kui LISA suudab nende tähtede laineid otseselt “püüda”, saame neid võrrelda Einsteini ennustustega täpsemalt kui kunagi varem.
Võib-olla langevad mõõtmised ja teooria kokku täiuslikult. Aga võib-olla ilmub kusagil kuuendas või seitsmendas komakohajärgses numbris väike viga – just see, mis sunnib meid ümber kirjutama senise kosmoloogilise maailmapildi.
Plahvatus, mida võime näha palja silmaga
Kui need kaks tähte lõpuks täielikult ühte sulavad, järgneb kosmiline plahvatus, mille võimsus on võrreldav supernoovaga. See võib olla sündmus, mida inimesed Maal suudavad näha öises taevas ilma teleskoopi kasutamata. Taoline vaatepilt avaneb inimkonnale vaid kord mõne saja või isegi mõne tuhande aasta jooksul – universumi ilutulestik, mille valgus rändab umbes 4000 aastat, enne kui jõuab meie silmadeni.
Praegu elame ootuse ajastul. Meil on tähed, meil on teooria ning lähenemas on uued tehnoloogilised võimalused. See on kosmose lubadus: mitteavastatud füüsika peitub otse meie igapäevaelu taustal, ja kaks hääbuvat tähte võivad saada väravaks täiesti uude teaduse ajastusse.
Võib-olla ütleme kümne aasta pärast: Einsteinil oli õigus viimase võrrandini. Aga sama hästi võime leida mõra, mis avab tee täiesti uuele gravitatsiooniteooriale. Üks on peaaegu kindel: ZTF J2130 süsteemi lõppmäng on ilmselt kõige suurejoonelisem teaduslik vaatemäng, mida universum meie eluajal pakkuda suudab.
Fotod on illustreerivad © Unsplash ja © Canva.
