Manitoba araştırmacıları, şimdiye kadar tespit edilen en büyük kara delik birleşmesinin gizemini çözmek için çalışan ekibin bir parçası

Manitoba'lı bir grup araştırmacı, bu hafta iki büyük kara deliğin nasıl bir araya geldiğini ortaya koyan uluslararası bir çalışmanın perde arkasında yer aldı. Bu, Dünya'dan milyarlarca ışık yılı uzaklıkta.

Manitoba Üniversitesi'nden astrofizikçi Samar Safi-Harb ve ekibi, Pazartesi günü Safi-Harb'ın "bugüne kadar tespit edilen en büyük kütleli ikili kara delik" olarak tanımladığı şeyin kanıtlarını yayınlayan LIGO-Virgo-KAGRA programının işbirlikçileri.

İlk olarak Kasım 2023'te yapılan tespitin bir diğer sürprizi ise, her bir kara deliğin birbirine çarptığı anda dönüş hızının inanılmaz yüksek olmasıydı. Safi-Harb, aynı zamanda Winnipeg merkezli Michigan Üniversitesi'nde fizik ve astronomi profesörü olarak görev yapıyor. Safi-Harb, bu hızın "teori tarafından izin verilen maksimum olası hıza yakın" olduğunu söyledi.

"Yani sadece çok büyük değiller, aynı zamanda çılgınca dönüyorlar - Dünya'nın dönüş hızının 400.000 katı."

Ekibi bu tespitte doğrudan yer almasa da, Washington eyaleti ve Louisiana'da dedektörler işleten Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ile ilgilenen küresel çapta binlerce araştırmacıdan oluşan topluluğun bir parçası.

Ekipte, kütle çekim dalgası astrofiziği ve kara deliklerin çarpışmasının modellenmesi konusunda uzmanlaşmış olan Michigan Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı Nathan Steinle ile kara deliklerin elektromanyetik gözlemleri üzerinde çalışan doktora sonrası araştırmacı Labani Mallick yer alıyor.

Safi-Harb'ın doktora öğrencisi Neil Doerksen, kütle çekim dalgası algılama teknolojisinde kullanılan dedektörlerin hassasiyetini artırmaya odaklanmış durumda ve doktora öğrencisi Lucas da Conceição, nötron yıldızlarının kütle çekim dalgalarının tespiti üzerine çalışıyor.

Vahşi aşırılıkları incelemek

Beş araştırmanın hepsi aşırı uç noktaları araştırıyor: aşırı sıcaklıklar, aşırı yer çekimi, astrofizik sistemlerin sergilediği aşırı manyetik alanlar.

Bunlar tesadüfen yıldızların ölümüyle ilişkilendiriliyor ve Safi-Harb'ın ilgisini çeken şey, her şeyin nereden geldiğine dair bize neler söyleyebilecekleri.

Yıldız patlamaları, evrendeki en ağır elementlerden bazılarının oluşumuna yol açar: kemiklerinizdeki kalsiyum. Büyükannenizin size bıraktığı o altın nişan yüzüğü. Arkadaşınızın sedanından çalınan katalitik konvertördeki platin. Hepsi uzay boşluğundaki muhteşem bir patlamadan geldi.

Kara deliklerin daha yaygın olarak bilinen doğuş şekli, büyük bir yıldızın ömrünün sonuna geldiğinde çökmesidir. Yıldız cesedi, ışığın bile kaçamayacağı kadar yoğun bir kütle çekimine sahip, gizemli ve inanılmaz derecede yoğun bir madde yığınına dönüşür.

Bu durum, kara delikleri geleneksel ışık tabanlı teleskoplar için görünmez hale getiriyor; bu nedenle geleneksel çalışmalar, kara deliklerin çevreleri üzerindeki dolaylı etkilerine odaklanıyor.

X-ışını teleskopları bilim insanlarının, örneğin yakınlardaki yıldızlar üzerinde uyguladıkları kütleçekim etkilerini inceleyerek veya kara deliklerin etrafındaki disklerde oluşan gaz ve toz gibi maddeleri bularak bir kara deliğin varlığını çıkarsamalarına olanak tanır.

Ancak kara delik çarpışmalarını avlamak söz konusu olduğunda farklı araçlara ihtiyaç duyuluyor.

LIGO, Albert Einstein'ın bir asırdan fazla bir süre önce var olduğu tahmin edilen kütleçekim dalgası imzalarını aramak üzere tasarlandı.

Einstein'ın genel görelilik kuramı, uzay-zamanda yayılan bu dalgaların ivmelenen nesnelerin hareketiyle oluştuğunu öne sürmüştür. Büyük, çok büyük nesnelerin.

Safi-Harb, "Bir göle bir taş veya kaya atarsanız, o dalgalanmaları gözlemlersiniz," dedi. "Bir kara delik olduğunda, o kadar yoğun olur ki uzay-zamanda bu dalgalanmalara neden olur."

"İki kara delik birbirinin yörüngesinde döner ve birbirlerine giderek daha fazla yaklaşırlarsa, hızlanırlar ve bu da gerçekten güçlü kütleçekim dalgalarına yol açar" dedi.

Einstein'ın öngörüsü, bilim insanlarının LIGO aracılığıyla kütleçekim dalgalarını ilk kez gözlemlemeyi başardıkları on yıl öncesine kadar teorik alanda kök salmıştı. Safi-Harb, bilim insanlarının şu anda 300 kara delik çarpışmasından haberdar olduğunu söyledi.

En sonuncusu olan GW231123 ise şu ana kadar tespit edilen en büyük kütleli cisim.

İZLE: Bilim insanları ilk kez kütleçekim dalgalarını tespit etti (2016):

Başlangıçtaki kara delik çiftinin kütlesi Güneş'imizin kütlesinden 100 ve 140 kat daha büyüktü ve birleşmenin nihai ürünü 225 Güneş kütlesi aralığındaydı.

Bu çok büyük bir şey gibi geliyor ve öyle de, ancak kara delikler spektrumunda ortada bir yerde olabilir.

Kozmik arka bahçemizdekiler de dahil olmak üzere, yıldız kütleli kara delikler olarak bilinen üç kara delik sınıfı vardır. Bunlar, Güneşimizin kütlesinin 10 ila 60 katı mertebesinde olabilir.

Bir de süper kütleli kara delikler var. Galaksilerin merkezlerinde bulunurlar ve Güneşimizden milyonlarca hatta milyarlarca kat daha büyük kütleli olabilirler. Hatta bazılarının isimleri bile vardır; Samanyolu galaksimizin karanlık kalbi Yay A olarak bilinir.

Ve son yıllarda, GW231123 ve onu oluşturan ana kara delikler gibi, yüzlerce ila binlerce güneş kütlesi arasında olabilen üçüncü sınıfın -orta kütleli kara deliklerin- varlığına dair kanıtlar ortaya çıktı.

Ebeveynlerin ve GW231123'ün ikisinin arasında bir yerde olması heyecan verici; ama aynı zamanda kafa karıştırıcı da.

Safi-Harb, "Bu kütlelerin 'yasak' olduğuna, yani gerçekleşmesinin beklenmediğine inanılıyor, çünkü standart yıldız evrimi böyle bir kara delik oluşumunu öngörmüyor" dedi.

Safi-Harb, bu ana kara deliklerin her birinin, daha küçük kara deliklerin birleşmesinden doğmuş olabileceğini söyledi.

"Bu keşif bize şunu öğretiyor: Bazı küçük kara delikler daha büyük kara delikler oluşturabilir ve belki de daha büyük kara delikler çarpışarak daha da büyük kara delikler oluşturabilir ve eğer bunlar yoğun ortamlardaysa, bizim galaksimiz gibi şeyler oluşturabilirler," dedi.

"Yani kökenlerimizi, nereden geldiğimizi anlamak gerekiyor."

CBC Manitoba'dan daha fazlası: