Birleşen Karanlık Madde Yıldızları Sıradışı Bir Kütleçekim Dalgası Üretmiş Olabilir
Fizikçiler, LIGO ve Virgo dedektörleri tarafından tespit edilen kütleçekim dalgalarından en az birinin kara deliklerden ya da nötron yıldızlarından değil, daha da egzotik bir şeyden kaynaklanabileceğini iddia ettiler. Bozon yıldızları ya da karanlık madde yıldızları olarak bilinen bu nesnelerin var olduğuna dair elimizde başka bir kanıt yok. Bununla birlikte, evrenin şu anda mantıklı olmayan bazı yönlerini ve bu dalganın istisnai özelliklerini açıklamakta faydalı olabilirler.
Kütleçekim dalga dedektörleri, kara delikler ve nötron yıldızları gibi zaten var olduğunu bildiğimiz nesneler arasındaki birleşmeleri yakalamak için kurulmuştur. Her ikisinden biri arasında bir birleşme tespit edip etmediğimiz konusundaki belirsizliğe rağmen, iki kara deliğin çarpıştığına dair işaretler, son zamanlardaki bilimsel önem açısından sadece nötron yıldızı birleşmelerinin gölgesinde kalmıştır.
Bununla birlikte, dedektörler için ek bir umut da, varlıkları belirsiz olan ya da zar zor tahmin edilen yeni nesneler bulmalarıydı. Uluslararası bir ekip, tespit edilen bir kütleçekim dalgasının, GW190521, tam da bunu yapmış olabileceğini düşünüyor. Bahisleri, bilinen evrenin çoğunu oluşturan parçacıklardan farklı parçacıklardan yapılmış iki yıldız arasındaki bir birleşme üzerine.
Bozonlar, tam sayı spinli atom altı parçacıkların bir sınıfıdır. İyi bildiğimiz fotonlar ve en azından ismi tanıdık olan Higgs bozonunun yanı sıra, bu kategori fizikçi olmayanlar tarafından çok az bilinen bir parçacık sınıfını da içerir. Fotonlar kütleden yoksun ve Higgs bozonları son derece kısa ömürlü olsa da, keşfedilmemiş bozonların Büyük Patlama’dan arta kalan ceplerde kümelendikleri yıldızları oluşturabileceği öne sürülmüştür.
Valencia Üniversitesi’nden çalışmanın yazarı Dr. Sanchis-Gual yaptığı açıklamada, “Bozon yıldızları kara deliklere çok benzerler, ancak kara deliklerin en belirgin (ve biraz da sorunlu) iki özelliğinden yoksun oldukları için temelde farklıdırlar: olay ufku olarak bilinen geri dönüşü olmayan yüzeyleri ve fizik yasalarının bozulduğu iç kısımdaki tekillik” dedi.
Eğer öyleyse, bu tür yıldızları göremeyebiliriz – ancak kütleleri, sinir bozucu bir şekilde anlaşılması zor olan karanlık maddenin açıklanmasına katkıda bulunabilir. Bu tür bozon yıldızlarını tek başlarına bulmak neredeyse imkânsızdır, ancak iki tanesi birbirlerine yakın yörüngelerde bulunurlarsa, tespit etme kapasitemizin sınırında kalıcı bir kütleçekim dalgası üretebilirler. Eğer yörüngeler iki yıldız çarpışana kadar bozunursa, sonuç yüzeysel olarak gördüklerimize benzer bir kütleçekim dalgası olacaktır.
Buradaki zorluk, böyle bir dalgayı iki kara delik tarafından üretilen bir dalgadan ayırt etmek olacaktır. Ancak bir dalganın işaretleri gösterdiği düşünülüyor.
LIGO ağı tarafından tespit edilen GW190521 kütleçekim dalgası ile iki bozon yıldızının simülasyonunun karşılaştırılması ve yıldızların yörüngelerinin küçülme diyagramı. Resim Kredisi: Galiçya Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü.
GW190521 ilk tespit edildiğinde, Güneş’in 142 katı birleşik kütleye sahip, şimdiye kadar gördüğümüz en ağır (ve en uzak) iki kara deliğin birleşmesinin ürünü olarak duyuruldu.
Ancak olayın ayrıntıları gökbilimcileri şaşırttı. Öncelikle, konumun süper kütleli bir kara deliğin etrafındaki diskte olduğu görülüyordu ki bu beklenmedik bir durumdu. Dahası, birleşmeden önceki büyük cisim Güneş’in 85 katı kütleye sahipti ki bu tek bir yıldızın üretmesinin imkânsız olduğu düşünülen bir büyüklüktür. Daha az kütleli kara deliklerin daha önceki bir birleşmesi olası bir açıklama sunsa da, bu olay bir tuhaflık olarak kalmaya devam ediyor.
İki makalede Sanchis-Gaul ve ortak yazarlar, GW190521’in bileşenlerinin kara deliklerden ziyade bozon yıldızları olma ihtimalinin daha yüksek olduğunu öne sürüyorlar. Şu anda yerçekimi dalgalarını işlemek için kullanılan yöntemlerin, bir dalgaya katkıda bulunan ve belirli bir kütleden daha büyük olan her şeyin bir kara delik olduğu varsayımı üzerine tasarlandığını savunuyorlar. Ekip, bu varsayımları bir kenara bırakarak ve bozon yıldızlarının birleşmesi durumunda ne olacağını simüle ederek GW190521’e benzer bir sonuç üretti. Ayrıca başka bir yerçekimi dalgası olan GW190426’nın bozon yıldızları tarafından üretilmediğine ve GW200220’nin de muhtemelen üretilmediğine dair kanıt sağladılar.
Bir simülasyonun gözlemle eşleşmesi, GW190521’in bir bozon yıldızı birleşmesi olduğunu, hatta bozon yıldızlarının var olduğunu kanıtlamaz. GW190521 için alternatif açıklamalar önerilmiştir, ancak bunlar da evreni resmetme şeklimizde değişiklikler gerektirmektedir. Bu olayın doğası hakkındaki tartışmalar bir süre daha devam edecek, ancak şansımız yaver giderse gelecekte yeni açıklamalar gerektiren kütleçekim dalgası tespitleri yapılacak ve hangisinin doğru olduğunu belirlememize yardımcı olacak.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Evrendeki Manyetik Alanlar: Karanlık Madde Kökenlerini Keşfetmemize Yardımcı Olabilir