“PhysicalReviewLetters”de yayınlanan yeni bir araştırma, bilim insanlarının, başlangıçtaki kara deliklerin varlığını sınamak için yerçekimi dalgası deneylerini nasıl kullanabileceklerinin ana hatlarını çiziyor. BigBang’den hemen sonra oluşan yerçekimi kuyuları, bazı bilim insanlarının varsaydığı karanlık madde için bir açıklama olabilir.
Brown Üniversitesi’nden fizik dalında doçent olan ve Harvard Üniversitesi’nden AviLoeb ile birlikte bu çalışmayı yürüten SavvasKoushiappas, “Karadeliklerin büyük yıldızların çökmesi sonucu ya da son zamanlarda görüldüğü gibi iki nötron yıldızının birleşmesinden oluştuğunu çok iyi biliyoruz” diyor.”Ancak, yıldızların varolmasından önceki çok erken evrende kara deliklerin olabileceği hipotezi var. Bu çalışmanın konusu da bu”.
Bu düşünceye göre, BigBang’den kısa bir süre sonra, kuantum mekaniksel dalgalanmalar, günümüzde genişleyen evrende gözlemlediğimiz maddenin yoğunluk dağılımına yol açmıştır.Bu yoğunluk dalgalanmalarının bir kısmının, evren boyunca yayılan kara deliklere neden olacak kadar büyük olabileceği öne sürüldü.Bu ilk kara delikler 1970’lerin başında Stephen Hawking ve meslekdaşları tarafından ilk kez önerildi ancak asla tespit edilemedi; hala da var oldukları kesin değil.
Son zamanlarda Lazer InterferometreGravitational-WaveObservatory (LIGO) tarafından uygulaması gösterilen yerçekimi dalgalarını saptama özelliği, bu konuya yeni ışık tutma potansiyeline sahiptir.Bu tür deneyler, iki kara deliğin çarpışması gibi devasa astronomik olaylarla ilişkili uzay-zaman dokusundaki dalgalanmaları tespit eder.LIGO, şimdiden birçok kara delik birleşmesi tespit etti ve gelecekteki deneyler daha da erken zamanlarda vukubulmuş olayları tespit edebilecek.
Koushiappas, “Fikir çok basit” diyor. “Gelecekteki yerçekimi dalgası deneyleriyle, ilk yıldızların oluşumundan önceki bir zamana bakabileceğiz.Böylece yıldızlar var olmadan önce kara delik birleşme olaylarını görürsek, o kara deliklerin yıldız kaynaklı olmadığını bileceğiz.”
Kozmologlar, bir olayın ne kadar geride olduğunu kırmızıya kayma – evrenin genişlemesine ilişkin ışığın dalga boyunun uzaması – ile ölçerler.Çok daha eski zamanda olan olaylar daha büyük kırmızıya kaymalarla ilişkilidir.Bu çalışma için, Koushiappas ve Loeb, karadelik birleşmelerinin olmayacağı, yalnızca yıldız kaynaklı olabileceği varsayımına göre kırmızıya kaymayı hesapladılar.
BigBang’den yaklaşık 65 milyon yıl sonrasına denk düşen 40’lık bir kırmızıya-kaymada, birleşme olaylarının (yıldız kaynaklı olduğu varsayılarak) yılda birden fazla tespit edilmemesi gerektiğini gösterdiler.40’dan büyük kırmızıya kayma olaylarında olaylar tamamen ortadan kalkacaktır.
Koushiappas “Gerçekten kopma noktası bu,” diyor. “Gerçekte, birleşme olaylarının bu noktadan çok daha önce durmasını bekliyoruz, ancak 40 veya civarı bir kırmızılık, mutlak en son sınır ya da kesilme noktasıdır.”
40’lık bir kırmızıya-kayma, birkaç yerçekimi dalgası deneylerinde önerilen aralığa tekabül etmektedir.Kouhiappas ve Loeb’e göre, bunun ötesinde bir birleşme olayı tespit ederlerse, bu iki şeyden biri anlamına gelecektir: Ya ilk kara delikler var ya da erken evren, standart kozmolojik modelden çok farklı bir şekilde gelişti.Araştırmacılar, her iki durumun da çok önemli keşifler olacağını söylüyor.
Örneğin, ilkel kara delikler, MACHOs veya “Massive Compact Halo Objects” (Devasa Yoğun Hale Cisimler) olarak bilinen bir varlık kategorisine girer.Bazı bilim insanları, evren kütlesinin çoğunu oluşturduğu düşünülen karanlık maddenin, ilkel kara delikler biçiminde MACHO’lardan oluşabileceğini öne sürmüşlerdir.İlkel kara deliklerin saptanması bu fikri güçlendirecek, ancak saptanamaması bunun üzerinde şüphe uyandıracaktı.
Kara delik birleşmelerinde 40’dan büyük kırmızıya kaymanın tek açıklaması evrenin “Gaussian” olmamasıdır.Standart kozmolojik modelde, erken evrendeki madde dalgalanmaları Gauss olasılık dağılımı ile tanımlanır.Birleşme tespiti, madde dalgalanmalarının Gauss dağılımından sapması anlamına gelebilir.
Loeb, “Gaussianolmamazlığının kanıtı, bu dalgalanmaların kökenini açıklamak için yeni fizik anlayışı gerektiriyor, bu da büyük bir iş olacak” diyor.
Tespit oranının 40’lık kırmızıya kaymayı geçme durumu – gerçekten de böyle tespitler yapılırsa – ilkel kara delik işareti olup olmadığını veya “Gaussian olmaması” için kanıt teşkil edip etmeyeceğini belirtecektir.Fakat tespitin yapılmaması, bu fikirlere güçlü bir karşı duruş sunacaktır.
1. Makale Referansı : Savvas M. Koushiappas, Abraham Loeb. Maximum Redshift of GravitationalWaveMergerEvents. PhysicalReviewLetters, 2017; 119 (22) DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.221104
Kaynak : BrownUniversity. “Gravitationalwavescouldshedlight on theorigin of blackholes.” ScienceDaily. ScienceDaily, 30 November 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171130141043.htm
Çeviri : M.Mustafa Çiftçioğlu