Uzaydaki Yankılar: Kara Deliklerin Evrensel Sesi
Gizemli ve kaçınılmaz olan kara delikler, evrendeki en sıra dışı varlıklar arasında yer alır. Almanya’daki HITS’ten bilim insanları, iki kara delik birleştiğinde ortaya çıkan ‘cıvıltı’ gürültüsünün tercihen iki evrensel frekans aralığında meydana geldiğini öngördü.
Einstein’ın bir asır önce hipotezini kurduğu kütleçekim dalgalarının 2015 yılında tespit edilmesi, 2017 Nobel Fizik Ödülü’nün yolunu açmış ve kütleçekim dalgası astronomisinin doğuşunu başlatmıştır. İki yıldız kütleli kara deliğin birleşmesi, Dünya’da tespit edilebilen ve chirp sinyali olarak bilinen artan frekansta yerçekimi dalgaları yayar. Bilim insanları bu frekansın (cıvıltı) ilerleyişini analiz ederek, iki kara deliğin birleşik kütlesinin matematiksel bir temsili olan “cıvıltı kütlesini” hesaplayabilirler.
Şimdiye kadar, birleşen kara deliklerin herhangi bir kütleye sahip olabileceği varsayılıyordu. Ancak ekibin modelleri, bazı kara deliklerin standart kütlelere sahip olduğunu ve bunun da evrensel cıvıltılara yol açtığını öne sürüyor.
Sayısal görelilik simülasyonundan, birleşen bir ikili karadelik sisteminin etrafındaki uzayzamanda oluşan dalgalanmalar. Credit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration
“HITS’deki çalışmayı yöneten Fabian Schneider, “Evrensel cıvıltı kütlelerinin varlığı bize sadece kara deliklerin nasıl oluştuğunu anlatmakla kalmıyor, aynı zamanda hangi yıldızların süpernovalarda patladığını çıkarmak için de kullanılabilir” diyor. “Bunun dışında süpernova mekanizması, belirsiz nükleer ve yıldız fiziği hakkında içgörüler sağlıyor ve bilim insanlarına Evren’in hızlandırılmış kozmolojik genişlemesini ölçmek için yeni bir yol sunuyor.
“Yıldızların nihai kaderleri için ciddi sonuçlar”
Güneşimizin yaklaşık 3-100 katı kütleye sahip yıldız kütleli kara delikler, süpernovalarda patlamayan ancak kara deliklere çöken büyük kütleli yıldızların son noktalarıdır. Birleşmeye yol açan kara deliklerin ataları, başlangıçta ikili yıldız sistemlerinde doğar ve bileşenler arasında birkaç kütle alışverişi dönemi yaşar: özellikle her iki kara delik de zarflarından sıyrılmış yıldızlardan gelir.
“Zarf sıyrılmasının yıldızların nihai kaderleri üzerinde ciddi sonuçları vardır. Örneğin, yıldızların bir süpernovada patlamasını kolaylaştırır ve simülasyonlarımızda öngörüldüğü gibi evrensel kara delik kütlelerine yol açar” diyor çalışmanın ikinci yazarı ve şu anda HITS’de Klaus Tschira Konuk Profesörü olan Oxford Üniversitesi’nden Philipp Podsiadlowski.
Günümüzde gözlemlenen tüm ikili karadelik birleşmelerinin cıvıltı kütlelerinin dağılımı. Üst panelde ham veriler ve her bir olayın çalkantı kütlelerinin olasılık dağılımları gösterilirken, alt panelde birleştirilmiş gözlemlerden çıkarılan bir model gösterilmektedir. 10-12 güneş kütlesindeki cıvıltı kütlelerindeki boşluk ve yaklaşık 8, 14, 27 ve 45 güneş kütlelerinde şimdiye kadar tanımlanmış özellikler belirtilmiştir. Şekil Abbott ve ark. 2021’den yeniden üretilmiştir. Kredi: Abbott ve diğerleri, 2021.
Büyük kütleli yıldızların nötron yıldızı ve karadelik kalıntılarının bilinen tüm kütlelerinin bir koleksiyonu olan “yıldız mezarlığı”, yerçekimsel dalga dedektörlerinin sürekli artan hassasiyeti ve bu tür nesneler için devam eden aramalar sayesinde hızla büyüyor. Özellikle, birleşen ikili karadeliklerin kirpik kütlelerinin dağılımında bir boşluk var gibi görünüyor ve kabaca 8 ve 14 güneş kütlesinde zirvelerin varlığına dair kanıtlar ortaya çıkıyor. Bu özellikler HITS ekibi tarafından öngörülen evrensel cıvıltılara karşılık gelmektedir.
Bizim galaksimizde değil: Çok daha büyük kütleli kara delikler
Birleşen kara deliklerin ilk keşfinden bu yana, Samanyolu’muzda bulunanlardan çok daha büyük kütlelere sahip kara delikler olduğu ortaya çıkmıştır. Bu durum, bu kara deliklerin Samanyolu Galaksimizdekinden farklı bir kimyasal bileşimle doğan yıldızlardan kaynaklanmasının doğrudan bir sonucudur. HITS ekibi şimdi – kimyasal bileşimden bağımsız olarak – yakın ikililerde zarfı sıyrılan yıldızların <9 ve >16 güneş kütleli kara delikler oluşturduğunu, ancak bu ikisi arasında neredeyse hiç kara delik olmadığını gösterebildi.
Birleşen karadeliklerde, yaklaşık 9 ve 16 güneş kütleli evrensel karadelik kütleleri mantıksal olarak evrensel cıvıltı kütleleri, yani evrensel sesler anlamına gelir. Fabian Schneider, “Kütleçekimsel dalga astronomisi üzerine dersimi güncellerken, kütleçekimsel dalga gözlemevlerinin cıvıltı kütlelerinin yokluğuna ve modellerimiz tarafından öngörülen evrensel kütlelerde fazlalığına dair ilk ipuçlarını bulduklarını fark ettim” diyor. “Gözlemlenen karadelik birleşmelerinin sayısı hala oldukça düşük olduğundan, verilerdeki bu sinyalin sadece istatistiksel bir şans olup olmadığı henüz net değil.”
Gelecekteki yerçekimsel dalga gözlemlerinin sonucu ne olursa olsun: sonuçlar heyecan verici olacak ve bilim insanlarının bu ses okyanusundaki şarkı söyleyen kara deliklerin nereden geldiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olacak.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Derleyen: Figen Berber