Kozmik Perdenin Ardında: Gizemli Dev Keşfedildi
GW190814’ün kütleçekim dalgaları, yakınlarda gizli bir süper kütleli kara deliğe işaret ediyor. Bu bulgu, ikili kara deliklerin nasıl oluşabileceğini yeniden şekillendiriyor.
İkili kara delikler halihazırda evrenin en sıra dışı fenomenleri arasında yer alıyor, ancak Çin Bilimler Akademisi’ne bağlı Şanghay Astronomi Gözlemevi’ndeki (SHAO) bilim insanları, bunların izole bir şekilde var olmayabileceğini gösteren kanıtlar ortaya çıkardı. Bunun yerine, bu sistemlerden bazıları daha da gizemli bir varlığın, yakınlarda gizli devasa bir yoldaşın etkisi altında olabilir.
SHAO’da Dr. Wenbiao Han liderliğindeki bir araştırma grubu, yakın zamanda ikili kara delik birleşme olayı GW190814’ün, muhtemelen süper kütleli bir kara delik olabilecek üçüncü bir kompakt cismin kütleçekim etkisi altında gerçekleştiğine dair güçlü bulgular bildirdi.
The Astrophysical Journal Letters’da yakın zamanda yayınlanan bu bulgu, ikili kara delik oluşumunun gizemini çözmek için yeni ipuçları sunuyor.
LIGO-Virgo-KAGRA iş birliği tarafından yayınlanan kütleçekim dalgası olayları. Kaynak: SHAO
Kütleçekim dalgası olayları ve açık uçlu sorular
Kütleçekim dalgaları ilk kez 2015 yılında tespit edildiğinden beri, LIGO-Virgo-KAGRA iş birliği, çoğunluğu ikili kara delik birleşmelerinden kaynaklanan 100’den fazla bu tür olay kaydetti. Bu keşifler, kara delik birleşmelerini yöneten fizik bilgisini önemli ölçüde ilerletmiş olsa da, bunların kökenini ve gelişimini yönlendiren süreçler henüz tam olarak anlaşılamamıştır.
Dr. Han’ın grubu daha önce, süper kütleli bir kara deliğin ikili bir kara deliği yakalayarak hiyerarşik bir üçlü sistem oluşturduğu bir senaryoyu tanımlayan “b-EMRI” modelini tanıtmıştı. Bu konfigürasyonda, ikili kara delik süper kütleli kara deliğin yörüngesinde dönerek çeşitli frekans aralıklarında kütleçekim dalgaları üretir. Model daha sonra LISA’nın teknik incelemesinde yer aldı ve Çin’in yakında kurulacak uzay tabanlı kütleçekim dalgası gözlemevleri için benzersiz bir hedef olarak belirlendi. O zamandan beri araştırmacılar, süper kütleli kara deliklerin yakınında meydana gelen birleşme belirtileri için LIGO-Virgo verilerini araştırıyor.
GW190814’ün Sıra Dışı Eşleşmesini Araştırmak
Ekip, GW190814 olayını analiz ederken, birleşen iki kara deliğin kütle oranının 10:1’e yakın, çarpıcı derecede dengesiz olduğunu fark etti. Ortak yazar Dr. Shucheng Yang’a göre, böyle bir dengesizlik, çiftin bir zamanlar süper kütleli bir kara deliğin bulunduğu üçlü bir sisteme ait olma olasılığına işaret ediyor ve bu sistem onları kütleçekim etkileşimleri yoluyla yavaşça birbirine çekiyor. Bir diğer olasılık ise, aktif bir galaktik çekirdeğin yığılma diski içinde gelişmiş olmaları ve yakınlardaki kompakt nesnelerin kütleçekim kuvvetiyle bir araya gelerek sonunda birleşmiş olmalarıdır.
GW190814 için iki kara deliğin kütleleri (*m*~1~ ve *m*~2~), ışık şiddeti mesafesi (*d*~L~), görüş hattı ivmesi (*a*) ve kuvvet yasası indeksi (*n*~I~) dahil olmak üzere parametre tahminleri. Kesikli çizgiler ortanca değerleri ve %90 güven aralıklarını göstermektedir. Kontur grafikleri %50 ve %90 güven aralıklarını göstermektedir. Kaynak: SHAO
Araştırmacılar, ikili bir kara deliğin üçüncü bir yoğun cismin yakınında birleşmesi durumunda, üçüncü cismin etrafındaki yörünge hareketinin görüş hattı ivmesi (gözlemcinin görüş hattı boyunca bir ivme) üreteceğini gözlemlediler. Bu ivme, Doppler etkisi yoluyla kütleçekim dalgası frekansını değiştirerek sinyalde belirgin bir “parmak izi” bırakacaktı.
Görüş Hattı İvmesinin Tespiti
Bu izi tespit etmek için, görüş hattı ivmesini içeren bir kütleçekim dalga formu şablonu geliştirdiler ve birkaç yüksek sinyal-gürültü oranlı ikili kara delik olayını analiz etmek için Bayes çıkarımı uyguladılar. Sonuçlar, GW190814 için görüş hattı ivmesine sahip modelin, geleneksel “izole ikili kara delik” modelinden önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiğini gösterdi. Görüş hattı ivmesi yaklaşık 0,002 c s-1 (*c* ışık hızıdır) olarak tahmin edildi ve 58:1’lik bir Bayes faktörü (model güvenilirliğinin bir ölçüsü) ile görüş hattı ivmesinin mevcut olduğu sonucunu güçlü bir şekilde destekledi.
Dr. HAN, “Bu, ikili bir kara delik birleşme olayında üçüncü bir kompakt nesneye dair net kanıtların ilk uluslararası keşfidir,” dedi. “GW190814’teki ikili kara deliklerin izole bir şekilde oluşmamış olabileceğini, ancak daha karmaşık bir kütleçekim sisteminin parçası olduğunu ortaya koyuyor ve ikili kara deliklerin oluşum yollarına dair önemli bilgiler sunuyor.”
Yeni nesil yer tabanlı kütleçekim dalgası dedektörleri (örneğin, Einstein Teleskobu, Kozmik Kaşif) ve uzay tabanlı dedektörler (örneğin, LISA, Taiji, TianQin) hizmete girdiğinde, bilim insanları kütleçekim dalgası sinyallerindeki ince değişimleri daha da büyük bir hassasiyetle yakalayabilecekler. Gelecekteki gözlemler, GW190814 gibi daha fazla olayı ortaya çıkarabilir ve insanlığın ikili kara deliklerin oluşumunu ve evrimini daha iyi anlamasına yardımcı olabilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Süperkütleli Kara Delikler İlk Galaksilerden Daha Eski Olabilir mi?