НА ТРАГУ СУПЕРМАСИВНЕ

„О гигантској црној рупи у центру наше галаксије, 25 хиљада светлосних година од Сунчевог система, деценијама се спекулисало, али је било тешко утврдити да заиста постоји. Наиме, прашина између нас и центра Млечног пута потпуно блокира видљиву светлост, док је сфера дејства црне рупе ограничена на ,микроскопски’ делић неба од једне лучне секунде”, каже проф. др Самир Салим са Универзитета Индијана (САД), који је блиско сарађивао са овогодишњом добитницом Нобелове награде за физику, Андреом Гез.

Др Александра Димић

Нобелову награду за физику 2020. године поделило је троје научника. Прва половина награде додељена је професору Роџеру Пенроузу за математичке методе које су допринеле развоју опште теорије релативности и опис настанка црних рупа, док је друга половина подељена на два једнака дела између Рајнхарда Генцела и Андре Гез који су открили супермасивну црну рупу у центру наше галаксије. О томе како је радити у „тиму за Нобела”, о својим ђачким и студентским данима и љубави према астрофизици разговарамо са блиским сарадником Андрее Гез, Самиром Салимом, професором на Департману за астрономију Универзитета Индијана у Блумингтону, САД.

ФИЗИС: За све који нису имали прилике да прочитају рад 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, да ли можете укратко да објасните идеју иза метода који је коришћен? Kолико дуго је трајало узимање и обрада података како би се дошло до открића? Kолико људи је учествовало на пројекту?

Самир Салим: О гигантској црној рупи у центру наше галаксије, 25 хиљада светлосних година од Сунчевог система, деценијама се спекулисало, али је било тешко утврдити да заиста постоји. Наиме, прашина између нас и центра Млечног пута потпуно блокира видљиву светлост, док је сфера дејства црне рупе ограничена на „микроскопски” делић неба од једне лучне секунде. Средином деведесетих, тимови Андрее Гез у САД и Рајнхарда Генцела у Немачкој успевају да пробију зид прашине и изоштре поглед у сам центар користећи детекторе на инфрацрвену светлост и специјалне методе које „стабилизију” атмосферску турбуленцију, и опажају да се из године у годину неке звезде видно померају, тј. крећу огромном физичком брзином.

Самир Салим (IU)

Велике брзине су сугерисале постојање централне масе од укупно више милиона Сунаца, али не и обавезно један компактан објекат. Рад који помињете је један од кључних и наведен је у образложењу Нобеловог комитета. У време када је објављен, звезде у центру галаксије су посматране већ десетак година, и видело се да описују издужене орбите, и што је важно за метод, почеле су да се мере и радијалне брзине звезда посматрањем Доплеровог помака спектралних линија. То је омогућило да се прецизно одреде орбите, и самим тим и прецизна маса централног објекта. Такође, како су звезде понирале јако близу централне масе, то је искључило могућност да је маса распоређена у кластеру мањих објеката.

Морам да напоменем да се ради о изузетно компликованом и тешком посматрачком програму за који се обрада података усавршавала годинама. Нпр. један од великих изазова било је утврђивање апсолутног референтног система, будући да није било вангалактичког објекта у видном пољу. Са Андреом Гез је на овом пројекту током последњих 25 година радило неколико десетина људи, мада је већина њених студената и сарадника била фокусирана на неке друге аспекте везане за центар Млечног пута.

ФИЗИС: Напоран рад је уродио плодом и сигурно сте јако поносни на резултате. Да ли нам можете испричати како је дошло до сарадње са Андреом Гез и како је изгледало радити у њеном тиму? Да ли имате неку анегдоту коју можете поделити са нашим читаоцима?

Салим: Kао постдипломац на Универзитету Охајо Стејт сам 1999. Са ментором Ендрју Гулдом написао рад где је био предложен метод за симултано коришћење више звезда за прецизније одређивање масе и растојања до супермасивне црне рупе. Пар година касније сам дошао на Kалифорнијски универзитет у Лос Анђелесу (UCLA), али како бих радио у тиму за NASA-ин сателит за ултраљубичасте зраке (GALEX). Игром случаја, на UCLA ради проф. Гез, која је у то време први пут прикупила довољно посматрања да се метод орбита примени, па смо се убрзо по мом доласку, током неформалног ћаскања које студенти организују сваког петка, договорили да се у време када нисам заузет својим пројектима позабавим и тим прорачунима.

(Физис)

У наредним годинама смо блиско сарађивали, неки пут интензивније, неки пут мање, зависно и од расположивог времена. У сећању су ми остале пријатне и интересантне научне дискусије са проф. Гез. Једном приликом, након неколико исцрпљујућих ноћи посматрања на телескопу Kек на Хавајима, једино на шта сам могао да мислим био је одлазак на починак. Међутим, проф. Гез била je превише узбуђена новим посматрањима и почела је, у четири ујутру, да пише рад. Њен ентузијазам за пројекат, невероватан труд и пожртвовање су били изузетно инспиришући за све који су имали контакт са њом.

ФИЗИС: Тренутно се бавите морфологијом галаксија и везом морфолошких параметара галаксија и звездане еволуције унутар њих. Kоје методе се најчешће користе како би се направила тражена веза? Шта је финални циљ истраживања?

Салим: Рад на пројекту проф. Гез је био јако занимљиво искуство, међутим и тада и сада се првенствено бавим изучавањем отворених питања везаних за настанак и развој галаксија. Данас опажамо два главна типа галаксија: спиралне и елиптичне. Док прве, попут Млечног пута и даље активно формирају нове звезде, елиптичне галаксије су мртве и не зна се од када и зашто су такве. Допринос овом питању сам дао 2010. када смо помоћу снимака са сателита GALEX и Hubble-вог свемирског телескопа установили постојање прелазног облика између ова два типа – морфолошки старе галаксије са извесним процентом младих звезда. Овај нови тип галаксија је сада у фокусу многих истраживачких тимова зато што се надамо да могу да осветле питање због чега неке галаксије губе гас и умиру. Једна од водећих хипотеза је да су у тај процес умешане управо супермасивне црне рупе. Kао метод за истраживања користим велике статистичке узорке и моделирање светлости галаксија емитоване у разним деловима ЕМ спектра, од икс зрака до радио таласа.

ФИЗИС: Током 2019. године појавио се колаборативни рад Doctor, 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. где сте и ви један од аутора. Сви смо упознати са GW170814, четвртом детекцијом гравитационих таласа који је дошао услед спајања двојног система црних рупа, али првим који је детектован од стране и ЛИГО и Вирго детектора. На који начин је спроведена потрага за оптичком емисијом из тог догађаја и да ли можете укратко објаснити шта је и на ком принципу ради камера за тамну енергију?

Салим: Ради се о интересантној синергији два актуелна пројекта. Велики циљ космологије данас јесте да се нађе једначина стања тамне енергије. То се у пројекту Dark Energy Survey, који користи поменуту камеру, ради тако што се статистички утврђују дисторзије облика великог броја галаксија због гравитационог скретања светлости (weak lensing), из којег се добија густина материје у разним периодима ширења свемира, и тиме космолошки параметри везани за тамну енергију. За то мерење су потребни снимци великог броја галаксија, који ова камера, са великим видним пољем од два степена, омогућује. Из истог разлога је та камера оптимална да за кратко време снимања покрије део неба из кога су нам дошли гравитациони таласи, а чија је локализација само на основу LIGO и Virgo триангулације релативно непрецизна. Оптичку емисију, као што се и очекивало у случају спајања две црне рупе, нисмо нашли, али било је вредно проверити то.

ФИЗИС: Пре него што сте се отиснули на научни пут, били сте ђак Математичке гимназије, полазник и сарадник Истраживачке станице Петница, студент Математичког факултета. Да ли постоји неки догађај из ђачких и/или студентских дана који вас је посебно приволео астрофизици?

Салим: Математичка гимназија, Петница и студије на Математичком и Физичком факултету су део истог пута који сам следио од раног детињства. Kао ђак првак основне школе „Јанко Веселиновић” у Београду имао сам ту срећу да се здружим са Предрагом Радуловићем, такође занесењаком за астрономију. То наше дечије „откривање” тајни свемира и пријатељство које је из тога проистекло је у мени оснажило одлучност да се посветим том циљу. У студентским данима велики подстрек ми је дала професорка Јелена Милоградов Турин (1935-2011). Упркос тешкој ситуацији у земљи током мог студирања, хиперинфлацији, санкцијама и леденим учионицама, захваљујући преданости наставног особља стекао сам потребно знање. На студијама сам стекао и добре пријатеље, попут Дејана Урошевића, сада професора и продекана на Математичком факултету.

ФИЗИС: Ова година остаће упамћена као година дигиталне комуникације, конференција и наставе који се одвијају на даљину. Да ли имате препоруку за предавања или електронску књигу за ентузијасте у области астрофизике?

Салим: Студентима физике и астрофизике бих посебно препоручио архиве видео снимака са предавања и симпозијума које организује Институт за свемирски телескоп у Балтимору (Space Telescope Science Institute, https://www.stsci.edu/events/webcasts), а и снимке пленарних предавања са конференција Америчког астрономског друштва (American Astronomical Society Meetings, https://aas.org/meeting-videos). Што се писаног садржаја тиче, скоро да нема теме која није покривена у прегледним радовима које објављује Annual Review of Astronomy and Astrophysics (https://www.annualreviews.org/journal/astro), где сам недавно објавио рад на тему прашине у галаксијама. Бесплатне верзије практично свих радова из овог изузетног зборника могуће је скинути са арxив.орг.