Bir sanatçının çarpışan iki kara delik izlenimi. Araştırmacılar, Einstein’ın yerçekimi teorisi tarafından tahmin edilen egzotik bir fenomen olan çarpışan iki kara deliğin yörüngelerinde tuhaf bir bükülme hareketi tespit ettiler.
Yerçekimi dalgaları, 1000’de bir nadir görülen bir olayın ne olabileceğini tanımlar.
Cardiff Üniversitesi’ndeki gökbilimciler, çarpışan iki kara deliğin yörüngelerinde garip bir bükülme hareketi tespit ettiler. Bu egzotik fenomen, Einstein’ın yerçekimi teorisi tarafından tahmin edilmektedir.
Çalışmaları, presesyon olarak bilinen bu etkinin, bükülmenin önceki gözlemlerden 10 milyar kat daha hızlı olduğu kara deliklerde ilk kez görüldüğünü bildiriyor. Profesör Mark Hannam, Dr. Charlie Hoy ve Dr. Jonathan Thompson tarafından yönetilen araştırma, dergide 12 Ekim’de yayınlandı. Doğa.
Gelişmiş LİGO ve Başak dedektörleri ikili buldu Kara delik sistem üzerinden yerçekimi dalgaları Güneşimizden yaklaşık 40 kat daha büyük olduğu tahmin edilen kara deliklerden biri, muhtemelen yerçekimi dalgaları aracılığıyla bulunabilecek en hızlı dönen karadeliktir. Ek olarak, önceki tüm gözlemlerin aksine, hızla dönen kara delik, uzayı ve zamanı o kadar çarpıttı ki, ikili sistemin tüm yörüngesi ileri geri sallandı.
Bu presesyon biçimi, Einstein’ın genel görelilik kuramına özgüdür. Bu sonuçlar, gözlemleyebildiğimiz en aşırı fiziksel olay olan iki kara deliğin çarpışmasında varlığını doğrulamaktadır.
Cardiff Üniversitesi Yerçekimi Araştırma Enstitüsü’nden Profesör Mark Hannam, “İkili kara deliklerin bunu yapabileceğini her zaman düşündük” dedi. “İlk yerçekimi dalgası tespitlerinden bu yana bir örnek bulmayı umuyorduk. Beş yıl ve 80’den fazla ayrı tespit için beklemek zorunda kaldık ama sonunda bir tane bulduk!”
Presesyonun daha gerçekçi bir örneği, birkaç saniyede bir sallanabilen – veya pres yapabilen – bir topacın sallanmasıdır. Buna karşılık, genel görelilikteki presesyon genellikle o kadar zayıf bir etkidir ki algılanamaz. Daha önce ikili pulsar adı verilen yörüngedeki nötron yıldızlarından ölçülen en hızlı örnekte, yörüngenin dönmesi 75 yıldan fazla sürdü. Bu çalışmadaki, halk arasında GW200129 (gözlendiği tarihten, yani 29 Ocak 2020) olarak bilinen kara delik ikili sistemi, her saniyede birkaç kez devreye giriyor – bu, daha önce ölçülenden 10 milyar kat daha güçlü bir etki.
Yine Cardiff Üniversitesi’nden Dr. Jonathan Thompson şunları söyledi: “Tanımlaması çok zor bir etki. Yerçekimi dalgaları son derece zayıftır ve bunları tespit etmek tarihteki en hassas ölçüm cihazlarını gerektirir. Presesyon, zaten zayıf olan sinyalin içine gömülü daha da zayıf bir etki, bu yüzden onu ortaya çıkarmak için dikkatli bir analiz yapmamız gerekti.”
Yerçekimi dalgaları Einstein tarafından 1916’da tahmin edildi. İlk olarak 2015’te Advanced LIGO enstrümanları tarafından iki kara deliğin birleşmesinden doğrudan tespit edildi, 2017 Nobel Ödülü’ne yol açan çığır açan bir keşif. Yerçekimi dalgası astronomisi, ABD, Avrupa ve Japonya’da faaliyet gösteren Gelişmiş LIGO, Virgo ve KAGRA dedektörleri ağıyla artık bilimin en canlı alanlarından biridir. Bugüne kadar 80’den fazla tespit yapıldı. Hepsi kara delikler veya nötron yıldızlarını birleştiriyor.
Bu çalışma sırasında Cardiff Üniversitesi’nde araştırmacı olan Dr. Charlie Hoy, “Şimdiye kadar yerçekimi dalgalarıyla bulduğumuz kara deliklerin çoğu oldukça yavaş dönüyor” dedi. Portsmouth Üniversitesi. “Güneş’ten yaklaşık 40 kat daha büyük olan bu ikili dosyadaki daha büyük kara delik, neredeyse fiziksel olarak mümkün olduğu kadar hızlı dönüyordu. İkili dosyaların nasıl oluştuğuna dair mevcut modellerimiz, bunun son derece nadir olduğunu, belki de binde bir olduğunu gösteriyor. Veya modellerimizin değişmesi gerektiğinin bir işareti olabilir.”
Uluslararası yerçekimi dalgası dedektörleri ağı şu anda geliştiriliyor ve bir sonraki evren arayışına 2023’te başlayacak. Çarpışan yüzlerce kara delik bulmaları muhtemel. Bu yeni veriler bilim adamlarına GW200129’un nadir bir istisna mı yoksa evrenimizin düşündüklerinden daha da garip olduğunun bir işareti mi olduğunu söyleyecek.
Referans: Mark Hannam, Charlie Hoy, Jonathan E. Thompson, Stephen Fairhurst, Vivien Raymond, Marta Colleoni, Derek Davis, Héctor Estellés, Carl-Johan Haster, Adrian Helmling-Cornell tarafından “Bir kara delik ikili sisteminde genel göreli devinim” , Sascha Husa, David Keitel, TJ Massinger, Alexis Menéndez-Vázquez, Kentaro Mogushi, Serguei Ossokine, Ethan Payne, Geraint Pratten, Isobel Romero-Shaw, Jam Sadiq, Patricia Schmidt, Rodrigo Tenorio, Richard Udall, John Veitch, Daniel Williams Anjali Balasaheb Yelikar ve Aaron Zimmerman, 12 Ekim 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05212-z
Yazarlar, Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi (STFC) ve Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) tarafından finanse edilerek desteklenmiştir.