„O gigantskoj crnoj rupi u centru naše galaksije, 25 hiljada svetlosnih godina od Sunčevog sistema, decenijama se spekulisalo, ali je bilo teško utvrditi da zaista postoji. Naime, prašina između nas i centra Mlečnog puta potpuno blokira vidljivu svetlost, dok je sfera dejstva crne rupe ograničena na ,mikroskopski’ delić neba od jedne lučne sekunde”, kaže prof. dr Samir Salim sa Univerziteta Indijana (SAD), koji je blisko sarađivao sa ovogodišnjom dobitnicom Nobelove nagrade za fiziku, Andreom Gez.
Dr Aleksandra Dimić
Nobelovu nagradu za fiziku 2020. godine podelilo je troje naučnika. Prva polovina nagrade dodeljena je profesoru Rodžeru Penrouzu za matematičke metode koje su doprinele razvoju opšte teorije relativnosti i opis nastanka crnih rupa, dok je druga polovina podeljena na dva jednaka dela između Rajnharda Gencela i Andre Gez koji su otkrili supermasivnu crnu rupu u centru naše galaksije. O tome kako je raditi u „timu za Nobela”, o svojim đačkim i studentskim danima i ljubavi prema astrofizici razgovaramo sa bliskim saradnikom Andree Gez, Samirom Salimom, profesorom na Departmanu za astronomiju Univerziteta Indijana u Blumingtonu, SAD.
FIZIS: Za sve koji nisu imali prilike da pročitaju rad Ghez, Andrea M., Salim, Samir, et al. Measuring distance and properties of the Milky Way’s central supermassive black hole with stellar orbits. The Astrophysical Journal 689.2 (2008): 1044, da li možete ukratko da objasnite ideju iza metoda koji je korišćen? Koliko dugo je trajalo uzimanje i obrada podataka kako bi se došlo do otkrića? Koliko ljudi je učestvovalo na projektu?
Samir Salim: O gigantskoj crnoj rupi u centru naše galaksije, 25 hiljada svetlosnih godina od Sunčevog sistema, decenijama se spekulisalo, ali je bilo teško utvrditi da zaista postoji. Naime, prašina između nas i centra Mlečnog puta potpuno blokira vidljivu svetlost, dok je sfera dejstva crne rupe ograničena na „mikroskopski” delić neba od jedne lučne sekunde. Sredinom devedesetih, timovi Andree Gez u SAD i Rajnharda Gencela u Nemačkoj uspevaju da probiju zid prašine i izoštre pogled u sam centar koristeći detektore na infracrvenu svetlost i specijalne metode koje „stabiliziju” atmosfersku turbulenciju, i opažaju da se iz godine u godinu neke zvezde vidno pomeraju, tj. kreću ogromnom fizičkom brzinom.
Samir Salim (IU)
Velike brzine su sugerisale postojanje centralne mase od ukupno više miliona Sunaca, ali ne i obavezno jedan kompaktan objekat. Rad koji pominjete je jedan od ključnih i naveden je u obrazloženju Nobelovog komiteta. U vreme kada je objavljen, zvezde u centru galaksije su posmatrane već desetak godina, i videlo se da opisuju izdužene orbite, i što je važno za metod, počele su da se mere i radijalne brzine zvezda posmatranjem Doplerovog pomaka spektralnih linija. To je omogućilo da se precizno odrede orbite, i samim tim i precizna masa centralnog objekta. Takođe, kako su zvezde ponirale jako blizu centralne mase, to je isključilo mogućnost da je masa raspoređena u klasteru manjih objekata.
Moram da napomenem da se radi o izuzetno komplikovanom i teškom posmatračkom programu za koji se obrada podataka usavršavala godinama. Npr. jedan od velikih izazova bilo je utvrđivanje apsolutnog referentnog sistema, budući da nije bilo vangalaktičkog objekta u vidnom polju. Sa Andreom Gez je na ovom projektu tokom poslednjih 25 godina radilo nekoliko desetina ljudi, mada je većina njenih studenata i saradnika bila fokusirana na neke druge aspekte vezane za centar Mlečnog puta.
FIZIS: Naporan rad je urodio plodom i sigurno ste jako ponosni na rezultate. Da li nam možete ispričati kako je došlo do saradnje sa Andreom Gez i kako je izgledalo raditi u njenom timu? Da li imate neku anegdotu koju možete podeliti sa našim čitaocima?
Salim: Kao postdiplomac na Univerzitetu Ohajo Stejt sam 1999. Sa mentorom Endrju Guldom napisao rad gde je bio predložen metod za simultano korišćenje više zvezda za preciznije određivanje mase i rastojanja do supermasivne crne rupe. Par godina kasnije sam došao na Kalifornijski univerzitet u Los Anđelesu (UCLA), ali kako bih radio u timu za NASA-in satelit za ultraljubičaste zrake (GALEX). Igrom slučaja, na UCLA radi prof. Gez, koja je u to vreme prvi put prikupila dovoljno posmatranja da se metod orbita primeni, pa smo se ubrzo po mom dolasku, tokom neformalnog ćaskanja koje studenti organizuju svakog petka, dogovorili da se u vreme kada nisam zauzet svojim projektima pozabavim i tim proračunima.
(Fizis)
U narednim godinama smo blisko sarađivali, neki put intenzivnije, neki put manje, zavisno i od raspoloživog vremena. U sećanju su mi ostale prijatne i interesantne naučne diskusije sa prof. Gez. Jednom prilikom, nakon nekoliko iscrpljujućih noći posmatranja na teleskopu Kek na Havajima, jedino na šta sam mogao da mislim bio je odlazak na počinak. Međutim, prof. Gez bila je previše uzbuđena novim posmatranjima i počela je, u četiri ujutru, da piše rad. Njen entuzijazam za projekat, neverovatan trud i požrtvovanje su bili izuzetno inspirišući za sve koji su imali kontakt sa njom.
FIZIS: Trenutno se bavite morfologijom galaksija i vezom morfoloških parametara galaksija i zvezdane evolucije unutar njih. Koje metode se najčešće koriste kako bi se napravila tražena veza? Šta je finalni cilj istraživanja?
Salim: Rad na projektu prof. Gez je bio jako zanimljivo iskustvo, međutim i tada i sada se prvenstveno bavim izučavanjem otvorenih pitanja vezanih za nastanak i razvoj galaksija. Danas opažamo dva glavna tipa galaksija: spiralne i eliptične. Dok prve, poput Mlečnog puta i dalje aktivno formiraju nove zvezde, eliptične galaksije su mrtve i ne zna se od kada i zašto su takve. Doprinos ovom pitanju sam dao 2010. kada smo pomoću snimaka sa satelita GALEX i Hubble-vog svemirskog teleskopa ustanovili postojanje prelaznog oblika između ova dva tipa – morfološki stare galaksije sa izvesnim procentom mladih zvezda. Ovaj novi tip galaksija je sada u fokusu mnogih istraživačkih timova zato što se nadamo da mogu da osvetle pitanje zbog čega neke galaksije gube gas i umiru. Jedna od vodećih hipoteza je da su u taj proces umešane upravo supermasivne crne rupe. Kao metod za istraživanja koristim velike statističke uzorke i modeliranje svetlosti galaksija emitovane u raznim delovima EM spektra, od iks zraka do radio talasa.
FIZIS: Tokom 2019. godine pojavio se kolaborativni radDoctor, Zoheyr, et al. A search for optical emission from binary black hole merger GW170814 with the Dark Energy Camera. The Astrophysical Journal Letters 73.2 (2019): L24.gde ste i vi jedan od autora. Svi smo upoznati sa GW170814, četvrtom detekcijom gravitacionih talasa koji je došao usled spajanja dvojnog sistema crnih rupa, ali prvim koji je detektovan od strane i LIGO i Virgo detektora. Na koji način je sprovedena potraga za optičkom emisijom iz tog događaja i da li možete ukratko objasniti šta je i na kom principu radi kamera za tamnu energiju?
Salim: Radi se o interesantnoj sinergiji dva aktuelna projekta. Veliki cilj kosmologije danas jeste da se nađe jednačina stanja tamne energije. To se u projektu Dark Energy Survey, koji koristi pomenutu kameru, radi tako što se statistički utvrđuju distorzije oblika velikog broja galaksija zbog gravitacionog skretanja svetlosti (weak lensing), iz kojeg se dobija gustina materije u raznim periodima širenja svemira, i time kosmološki parametri vezani za tamnu energiju. Za to merenje su potrebni snimci velikog broja galaksija, koji ova kamera, sa velikim vidnim poljem od dva stepena, omogućuje. Iz istog razloga je ta kamera optimalna da za kratko vreme snimanja pokrije deo neba iz koga su nam došli gravitacioni talasi, a čija je lokalizacija samo na osnovu LIGO i Virgo triangulacije relativno neprecizna. Optičku emisiju, kao što se i očekivalo u slučaju spajanja dve crne rupe, nismo našli, ali bilo je vredno proveriti to.
FIZIS: Pre nego što ste se otisnuli na naučni put, bili ste đak Matematičke gimnazije, polaznik i saradnik Istraživačke stanice Petnica, student Matematičkog fakulteta. Da li postoji neki događaj iz đačkih i/ili studentskih dana koji vas je posebno privoleo astrofizici?
Salim: Matematička gimnazija, Petnica i studije na Matematičkom i Fizičkom fakultetu su deo istog puta koji sam sledio od ranog detinjstva. Kao đak prvak osnovne škole „Janko Veselinović” u Beogradu imao sam tu sreću da se združim sa Predragom Radulovićem, takođe zanesenjakom za astronomiju. To naše dečije „otkrivanje” tajni svemira i prijateljstvo koje je iz toga proisteklo je u meni osnažilo odlučnost da se posvetim tom cilju. U studentskim danima veliki podstrek mi je dala profesorka Jelena Milogradov Turin (1935-2011). Uprkos teškoj situaciji u zemlji tokom mog studiranja, hiperinflaciji, sankcijama i ledenim učionicama, zahvaljujući predanosti nastavnog osoblja stekao sam potrebno znanje. Na studijama sam stekao i dobre prijatelje, poput Dejana Uroševića, sada profesora i prodekana na Matematičkom fakultetu.
FIZIS: Ova godina ostaće upamćena kao godina digitalne komunikacije, konferencija i nastave koji se odvijaju na daljinu. Da li imate preporuku za predavanja ili elektronsku knjigu za entuzijaste u oblasti astrofizike?
Salim: Studentima fizike i astrofizike bih posebno preporučio arhive video snimaka sa predavanja i simpozijuma koje organizuje Institut za svemirski teleskop u Baltimoru (Space Telescope Science Institute, https://www.stsci.edu/events/webcasts), a i snimke plenarnih predavanja sa konferencija Američkog astronomskog društva (American Astronomical Society Meetings, https://aas.org/meeting-videos). Što se pisanog sadržaja tiče, skoro da nema teme koja nije pokrivena u preglednim radovima koje objavljuje Annual Review of Astronomy and Astrophysics (https://www.annualreviews.org/journal/astro), gde sam nedavno objavio rad na temu prašine u galaksijama. Besplatne verzije praktično svih radova iz ovog izuzetnog zbornika moguće je skinuti sa arxiv.org.
FIZIS: Hvala puno na razgovoru!
Salim: Hvala i vama. Svim kolegama na Fizičkom fakultetu želim uspeh u radu i studiranju, kao i srećnu 2021.
(Izvor Fizis)
