Gökbilimciler simüle edilmiş verileri kullanarak gökyüzünü yerçekimsel dalgalar aracılığıyla tasvir ederek ikili sistemleri tespit etmek için uzay gözlemevlerine olan ihtiyacı ortaya çıkardı. LISA gibi gelecekteki projeler, uzay gözleminde bir paradigma değişikliğine işaret ederek, tespit edilmesi zor olan bu sistemlerin binlercesini ortaya çıkarmayı hedefliyor. (Sanatçının çizimi — simülasyon için aşağıdaki videoya bakın.)
Simüle edilmiş verileri kullanan gökbilimciler, gökyüzünün, yörüngedeki nesnelerin oluşturduğu uzay-zamandaki kozmik dalgalanmalar olan yerçekimsel dalgalarda göründüğü gibi bir görüntü oluşturdular. Resim, önümüzdeki on yılda faaliyete geçmesi beklenen uzay tabanlı yerçekimsel dalga gözlemevlerinin galaktik evimize dair anlayışımızı nasıl geliştireceğini gösteriyor.
2015’ten bu yana, yer tabanlı gözlemevleri, yıldız kütleli kara delikleri, nötron yıldızlarını veya her ikisini birden eşleştiren sistemlerin birleşmesini temsil eden yaklaşık yüz olay tespit etti. Sinyaller genellikle bir dakikadan kısa sürüyor, nispeten yüksek frekanslara sahip, gökyüzünün herhangi bir yerinde ortaya çıkabiliyor ve kaynakları galaksimizin çok ötesinde yer alıyor.
Olarak izle yerçekimi dalgaları simüle edilmiş kompakt ikili sistem popülasyonundan elde edilen veriler, tüm gökyüzünün sentetik bir haritasında birleştirilir. Bu tür sistemler, dar yörüngelerde beyaz cüceler, nötron yıldızları veya kara delikler içerir. Gerçek verileri kullanan buna benzer haritalar, uzay tabanlı yerçekimsel dalga gözlemevlerinin önümüzdeki on yılda aktif hale gelmesiyle mümkün olacak. Daha parlak noktalar daha güçlü sinyallere sahip kaynakları, daha açık renkler ise daha yüksek frekanslara sahip olanları gösterir. Daha büyük renkli yamalar, konumları daha az bilinen kaynakları gösterir. Ekte yerçekimsel sinyalin frekansı ve kuvvetinin yanı sıra şu anda ESA tarafından tasarlanan bir gözlemevi olan LISA’nın (Lazer Girişimölçer Uzay Anteni) hassasiyet sınırı da gösterilmektedir (Avrupa Uzay Ajansı) birlikte NASA 2030’larda lansman için. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
“İkili sistemler aynı zamanda SamanyoluMaryland Üniversitesi, College Park ve NASA’nın Greenbelt’teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden araştırmacı Cecilia Chirenti, “Bunların çoğunun beyaz cüceler, nötron yıldızları ve dar yörüngelerdeki kara delikler gibi kompakt nesneler içermesini bekliyoruz” dedi. Maryland. “Fakat onları ‘duymak’ için bir uzay gözlemevine ihtiyacımız var çünkü yerçekimi dalgaları, yerdeki dedektörler için çok düşük frekanslarda uğultu yapıyor.”
Gökbilimciler bu sistemlere UCB (ultra kompakt ikili dosyalar) adını veriyor ve NASA ile işbirliği içinde ESA (Avrupa Uzay Ajansı) tarafından yönetilen LISA (Lazer İnterferometre Uzay Anteni) gibi gelecekteki gözlemevlerinin on binlercesini tespit etmesini bekliyorlar. UCB’leri tespit etmek genellikle zordur; genellikle görünür ışıkta solukturlar ve gökbilimciler şu anda yörünge periyotları bir saatten kısa olan yalnızca birkaç tanesini biliyorlar. Birçok yeni UCB’yi keşfetmek LISA’nın ana hedeflerinden biridir.
ESA’nın gelecekte uzayda kurulacak yerçekimsel dalga gözlemevleri için teknolojiyi test etme misyonu olan LISA Pathfinder’ın sanatçı izlenimi. LISA, LISA Pathfinder ve LIGO’nun başarısını temel alan uzay tabanlı bir yerçekimsel dalga gözlemevi binasıdır. Kredi bilgileri: ESA–C.Carreau
Bu sistemlerin beklenen dağılımını ve yerçekimsel dalga sinyallerini simüle eden verileri kullanan ekip, verileri galaksinin UCB’lerinin tüm gökyüzü görünümünde birleştirmenin bir yolunu geliştirdi. Yayınlanan bir makale Astronomi Dergisi tekniği anlatıyor.
Goddard astrofizikçisi Ira Thorpe, “Görüntümüz, görünür, kızılötesi veya X ışınları gibi belirli bir ışık türündeki gökyüzünün tüm gökyüzü görünümüne doğrudan benziyor” dedi. “Yerçekimi dalgalarının vaadi, evreni tamamen farklı bir şekilde gözlemleyebilmemizdir ve bu görüntü gerçekten de bunu eve getiriyor. Umarım bir gün gerçek LISA verileriyle yapılmış bir versiyonunu bir posterde veya tişörtte görebilirim.”
Referans: Kaitlyn Szekerczes, Scott Noble, Cecilia Chirenti ve James Ira Thorpe tarafından yazılan “Samanyolu’nu Millihertz Yerçekimi Dalgalarıyla Görüntülemek”, 15 Haziran 2023, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/acd3f1/meta