Yerçekimi Dalgaları Kara Deliklerin Çarpışması

Duyduğumuz gibi evrenin senfonisine yeni bir ses katıldı.
2015'ten beri astrofizikçiler, cırıltı benzeri sinyalleri "duymak" ve uzay zamanı boyunca ince dalgacıklar gönderen büyük çarpışmaların kodunu çözmek için yerçekimi dalgası dedektörlerini kullanıyorlar . Şimdi, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ve Avrupalı ​​meslektaşı Başak tarafından yapılan yeni araştırmaya göre, bilim adamları yeni bir tür ses, daha da fazla kozmik sırrı çözebilecek hızlı, derin bir "patlama" duydular.
Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde fizikçi olan ve yeni araştırmanın arkasındaki devasa ekibin bir üyesi olan Gabriela Gonzalez, ''Bu bir başka ilk. İlklerden asla sıkılmayız'' dedi.
Bir yıldan fazla bir süredir GW190521 olarak adlandırılan garip yeni sinyali inceledikten sonra, bilim adamları buna neyin sebep olduğunu bildiklerini düşünüyorlar: şimdiye kadar görülmemiş bir orta kütleli kara delikle sonuçlanan bugüne kadar görülen en büyük kara delik birleşimi.
Evrende bir gök gürültüsü
Bilim adamları analize zaman ayırırken, sinyal hemen benzersiz bir şey olarak öne çıktı. Zsuzsanna Marka, 21 Mayıs 2019'da gece dedektörlerinin sinyali aldığını canlı bir şekilde hatırlıyor. Marka, telefonlarını kozmosa bağlayan ve yerçekimi dalgası dedektörleri evrende olası bir sinyal duyduğunda uyarı alan birkaç düzine astrofizikçiden biridir.
Yeni araştırmanın yazarlarından ve Columbia Üniversitesi'nden bir gökbilimci olan Marka, "Gece bir olay olursa uyanırım" dedi. Nötrino adı verilen küçük parçacıkların bu tür olaylara eşlik edip etmediğini kontrol edebilmesi için uyarıları alır . Ama o gece çalışırken, zihninin arkasında bunun özel bir tespit olduğunu zaten biliyordu.
Marka, "Yardım edemedim ama yüksek kitleyi fark ettim," dedi. Şöyle düşündüğünü hatırlıyor: "Bu harika. Bu çok büyük. Bu gerçekten görmeyi umduğumuz inanılmaz yüksek kütleli olaylardan biri, ama aslında bu yüksek kütleli kara deliklerin var olup olmadığı net değildi."
Kara delikler farklı boyutlarda olabilir: NASA'ya göre Güneşimizin kütlesinin 10 ila 25 katı olan yıldız kara delikleri ve milyonlarca veya daha fazla kat daha büyük süper kütleli kara delikler, Samanyolu gibi galaksilerin kalbinde gizlenen devler. Ancak gökbilimciler, LIGO'ya göre, aralarında bir şey olabileceğinden şüpheleniyorlar: Güneş kütlesinin 100 ila 1.000 katı gibi bir hızla dönen orta kütleli kara delikler.
Orta kütleli bir kara delik , ölmekte olan yıldızların patlamalarından dolayı çoğu küçük kara deliğin yaptığı gibi oluşturamaz . Yıldızlar bu süreçte her zaman malzeme kaybeder, ancak bir yıldız ne kadar büyürse büyüsün belli bir boyuta ulaştığında, patladığında Güneşimizin 65 katı kütleye sahip bir kara delik oluşur. LIGO'ya göre, daha büyük patlayan yıldızlar daha fazla malzeme atarak aynı maksimum boyutta kara deliklerle sonuçlanıyor.
Ve şimdiye kadar, bu teorize edilmiş nesneler, kara deliklerin zaten gizemli olan standartları tarafından bile anlaşılmaz durumdaydı. Bilim adamları, LIGO'nun daha önceki tespitlerinden yıldız kara delikleri ve Event Horizon Teleskopu'nun M87 galaksisinin kalbindeki nesnenin görüntüsünden süper kütleli kara delikleri gözlemlemeye başlasalar da, aynı durum orta kütleli kara delikler için geçerli değildi.
Bu yeni patlama, bu nesne sınıfı için ilk gözlemsel kanıtı temsil ediyor, çünkü hesaplamalar, sinyalin, güneşimizin 85 katı kütlesine sahip orta kütleli bir kara deliğin, güneş kütlesinin 66 katı büyüklüğünde bir yıldız kara delik ile çarpışmasıyla oluştuğunu gösteriyor.
National Science Foundation'da kütleçekim fiziği program direktörü Pedro Marronetti LIGO dedektörlerini finanse eden, yaptığı açıklamada, "LIGO, sadece açıklanması zor boyutlardaki kara deliklerin tespiti ile değil, aynı zamanda bunu yıldız birleşmeleri için özel olarak tasarlanmamış teknikler kullanarak yaparak bizi bir kez daha şaşırtıyor." dedi.
Marronetti, "Bu, aletin tamamen öngörülemeyen astrofiziksel olaylardan gelen sinyalleri algılama yeteneğini sergilediği için çok büyük önem taşıyor. LIGO, beklenmeyeni de gözlemleyebildiğini gösteriyor." dedi.
Yeni nesil kara delikler mi yoksa daha egzotik bir şey mi?
Her zamanki gibi, yerçekimi dalgaları söz konusu olduğunda, bilim adamları hipotezlerini bir gözlemden deşifre edebilecekleri yetersiz bilgi etrafında inşa etmek zorundadır.
Yerçekimi dalgası adayı GW190521 durumunda, sinyal, LIGO'nun önceki tespitlerinden çok daha kısaydı ve saniyenin onda biri kadar sürüyordu. Ayrıca, önceki kara delik birleşmelerinin ürettiği sinyallerden çok daha düşük bir frekanstı. Bilim adamları ayrıca sinyali belirli bir gökyüzü alanına kadar izleyebilirler .
Astrofizikçiler bu bilgilerden, bir çarpışmanın meydana geldiği mesafeyi hesaplayabilirler - bu durumda, yaklaşık 7 milyar ışıkyılı uzaklıkta. Bilim adamları ayrıca çarpışan iki nesnenin, bu durumda güneşimizin kütlesinin 85 ve 66 katı ve ortaya çıkan nesnenin, güneş kütlesinin yaklaşık 142 katı olan boyutlarını da hesaplayabilirler. (Bir çarpışma sırasında kütleçekim dalgalarının enerjisi olarak bir miktar kütle kaybolur.)
Ölmekte olan yıldızlardan doğan kara deliklerin boyut sınırı nedeniyle, başlangıç ​​kütleleri, en azından daha büyük karadeliğin - ve belki de daha küçük olanın - iki kara delik arasındaki çarpışmanın sonucu olabileceğini öne sürüyor.
"İki kara delik birleşir, yeni bir kara delik oluşturur ... sonra tekrar birleşirler," dedi Marka. "Bu, ancak çok fazla kara deliğinizin olduğu çok yoğun bir çevreniz varsa olabilir." dedi.
Çarpışmanın , galaksinin merkezinde, güçlü yerçekimi sayesinde yakındaki diğer nesneleri demirleyebilen dev bir mizaç nesnesi olan aktif bir galaktik çekirdeğin yakınında meydana geldiğini umuyor , ancak bilim adamlarının hikayenin bu olup olmadığından emin olmasının bir yolu yok. GW190521, bununla ilgili sahip oldukları veriler göz önüne alındığında.
Dahası, daha fazla birleşen orta kütleli kara delikleri tespit etmek, bilim adamlarının kökenlerini açıklayamadığı daha büyük kuzenleri, süper kütleli kara delikler hakkında devam eden bir bulmacayı çözebilir .
Northwestern Üniversitesi'nden bir astrofizikçi ve bir LIGO araştırmacısı olan Christopher Berry, ikinci bir açıklamasında "Bunlar, odadaki milyonlarca güneş kütlesinde filler. Bir yıldız çöktüğünde doğan yıldız kütleli kara deliklerden mi büyüyorlar yoksa keşfedilmemiş bir yolla mı doğuyorlar? Şimdi, orta kütleli kara deliklerin var olduğuna dair kanıtımız var. " dedi.
Bilim adamlarının sinyal konusundaki heyecanına ve orta büyüklükte bir kara delik görme olasılığına rağmen, mevcut hipotezlerinin doğru olduğundan emin olamazlar. İki kara deliğin birleşmesi verilere en iyi şekilde uysa da, astrofizikçiler daha egzotik açıklamalar da düşünüyorlar.
"Ya tamamen yeni bir şey bu kütleçekim dalgalarını üretirse?" Northwestern Üniversitesi'nde başka bir LIGO uzmanı olan Vicky Kalogera da aynı açıklamada söyledi. "Bu kışkırtıcı bir olasılık." Sinyalin nedeni için mevcut hipotezlerin bir Samanyolu yıldızının veya eski bir kozmik dizginin çöküşünü içerdiğini ekledi.
İlkinden sonra
Şu anda LIGO ve Başak dedektörleri çevrimdışı durumda ve hala dünyayı kasıp kavuran koronavirüs salgını nedeniyle Mart ayı sonunda kapanmaya zorlanıyor . Ancak astrofizikçiler dedektörleri ve algoritmalarını güncellemeyi ve ardından evreni dinlemeye geri dönmeyi planlıyorlar.
Her iki yükseltme türü de GW190521 gibi daha fazla sinyali algılamak için çok önemli olacaktır. Dedektörleri daha hassas hale getirmek, bilim insanlarının daha da uzaktaki sinyalleri yakalamasına ve verileri işleyen algoritmaların ince ayarlarının yapılması, bilim insanlarının bunun gibi daha kısa sinyalleri daha kolay tanımlamasına olanak tanıyacak.
Gonzalez, kendileri birleşmelerle oluşan iki kara deliğin çarpışması gibi görünen şeyin, gözlemlenecek toplam sinyal sayısı için iyi işaretler verdiğini söyledi.
"Umarım çok daha fazla kara delik olduğu anlamına gelir - bunlar kara delik kümeleri olabilir, çünkü birlikte kümelendikleri için daha sık birleşirler ," dedi. "Umarım bu kümeler büyüktür ve pek çok yerde bulunurlar, böylece daha fazla kara delik görebiliriz."
Ancak kendisi ve meslektaşları, gelecekteki gözlemlerin neler getireceğini görmek zorunda kalacak.
Gonzalez, "Doğa yaptığını yapar, doğaya ne yapacağını söyleyemeyiz" dedi. "Verileri alıp keşifler yapıyoruz ve teorik astrofizikçilerin bu büyük kara delikleri neyin üretebileceği hakkında spekülasyon yapmasına ve yeni teoriler icat etmesine izin veriyoruz."
Araştırma, Physical Review Letters ve The Astrophysical Journal Letters dergilerinde 2 Eylül'de yayınlanan iki makalede anlatılmıştır.
Yorum Gönder (0)
Daha yeni Daha eski