İle
Kara delikler çarpıştıklarında Dünya’da tespit edilebilecek yerçekimi dalgaları üretirler. Her ne kadar Einstein tarafından 1916’da teorileştirilmiş olsa da, 2015 yılına kadar doğrudan gözlemlenemediler. Modern araştırmalar, eski modelleri yeni verilerle karşılaştırarak bu dalgaların etkileşime girdiğini ortaya koyuyor. Bu bilgi, modellerimizi geliştiriyor ve kara delik özelliklerini açıklamada genel göreliliğin tüm kapsamını zorluyor.
İki kara delik çarpıştığında, etki o kadar büyük oluyor ki, bunu Dünya’nın her yerinde tespit edebiliyoruz. Bu nesneler o kadar büyüktür ki çarpışmaları uzay-zamanın kendisi boyunca dalgalanmalar gönderir. Bilim insanları bu dalgalanmalara “dalgalanmalar” adını veriyor yerçekimi dalgaları. Her ne kadar Albert Einstein yerçekimsel dalgalar fikrini 1916’da öngörmüş olsa da fizikçiler bunları 2015’e kadar doğrudan tespit edemediler. LİGO (Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi). Şimdi, Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi ve diğer bazı federal kurumlar tarafından desteklenen bilim insanları, bu yerçekimsel dalgaları ve kara delikler hakkında bize neler söyleyebileceklerini daha iyi anlamak için çalışıyorlar.
Kara Delik Çarpışmalarının Karmaşıklığı
Bu çarpışmalar çok güçlü olmalarının yanı sıra inanılmaz derecede karmaşık bir fiziğe sahiptir. Doğru olması için bunların bilgisayar simülasyonlarının da karmaşık olması gerekir. Simülasyonların sürecin her adımını içermesi gerekiyor: Kara delikler birbirine doğru spiral çiziyor, birleşiyor, çarpık bir hale dönüşüyor. Kara delikve sonra tek bir kara deliğe yerleşiyor. Bu süreç o kadar karmaşık ki bilim adamlarının simülasyonları yürütmek için süper bilgisayarlara ihtiyacı var.
Simulated eXtreme Spacetimes (SXS) tarafından süper bilgisayarlar kullanılarak oluşturulan bir simülasyondan alınan bu karede iki kara delik birleşmek üzere. Kara delikler birlikte spiral çizerken uzayda ve zamanda kütleçekim dalgaları adı verilen dalgalanmalar üretirler. Katkıda bulunanlar: SXS Lensleme/Simüle Edilen eXtreme Spacetimes İşbirliği
Fizikçiler daha sonra bu simülasyonlardan elde edilen sayısal verileri süreç modelleriyle karşılaştırırlar. Modellerin eski versiyonları, yerçekimi dalgalarının birbirini etkilemediğini veya birbirleriyle etkileşime girmediğini gösteriyordu. Ancak bilim insanları bunun doğru olmadığından şüpheleniyordu. Bir havuzda yan yana duran ve dalgalar oluşturan iki kişiyi düşünün. Her biri çok küçük dalgalar oluşturuyorsa dalgaların birbirine müdahale etmemesi mümkündür. Etkileşime girmeden önce ölecekler. Ancak her iki insan da büyük dalgalar oluşturuyorsa dalgalar birbirine çarpacak ve yeni dalgalar oluşturacaktır. Çarpışmaların güçlü yerçekimsel dalgalar ürettiğini bilen bilim insanları, bunların birbirleriyle etkileşime gireceğini düşündüler ancak bu ortaya çıkmıyordu.
Yerçekimi Dalga Etkileşimlerine İlişkin Yeni Anlayışlar
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Caltech), Columbia Üniversitesi, Mississippi Üniversitesi, Cornell Üniversitesi ve Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü’nden araştırmacılardan oluşan bir ekip, bu sayısal çıktıların yeni ve daha ayrıntılı bir analizini gerçekleştirdi. Bu analiz beklendiği gibi yerçekimi dalgalarının birbirleriyle etkileşime girdiğine dair kanıtlar gösterdi. Her dalga diğerlerinin biraz değişmesine neden olur. Etkileşimler, kendi bağımsız frekanslarına sahip yeni dalga türleri yaratır. Bu yeni dalgalar orijinal dalgalardan daha küçük, daha kaotik ve daha öngörülemez. Bu özelliği modellere dahil ederek bilim insanları sayısal çıktıların onlara ne söylediğini daha doğru bir şekilde tanımlayabilirler.
LIGO Livingston Laboratuvarı. Kredi bilgileri: LIGO Laboratuvarı
Bu etkileşimlerin çarpışan kara delik modellerine eklenmesi, modellerin daha doğru olmasını sağlayacaktır. Buna karşılık, bu modeller gerçek dünya gözlemlerini daha iyi yorumlamamıza yardımcı olacak. Modeller ne kadar doğru olursa, LIGO’dan gelen verileri yorumlamak için o kadar kullanışlı olurlar.
Ek olarak, daha iyi modeller bilim adamlarının genel göreliliğin kara deliklerde gerçekte ne olduğunu açıklamak için doğru teori olup olmadığını anlamalarına yardımcı olabilir. Einstein tarafından geliştirilen ünlü teori olan genel görelilik, yerçekiminin uzay-zamanı nasıl etkilediğini genel olarak açıklasa da, bu teorinin kara deliklerin tuhaf özelliklerine ne kadar iyi uygulanabileceği henüz belirlenmemiştir.
Evreni Anlayışımız İçin Çıkarımlar
Kara delik çarpışmaları Dünya’dan ve günlük yaşamlarımızdan hayal edilemeyecek kadar uzaktadır. Yerçekimi dalgalarını kendimiz hissedemesek de, bilim adamlarının oluşturduğu veriler ve modeller bu inanılmaz olaylara ilişkin bilgimizi her geçen gün genişletiyor.