Varşova Üniversitesi Astronomi Gözlemevi’ndeki OGLE (Optik Yerçekimi Mercekleme) projesinden bilim adamları, LIGO ve Virgo yerçekimsel dalga dedektörleri tarafından tespit edilen devasa kara deliklerin yaklaşık 20 yıllık gözlemlerin sonuçlarını açıkladı. karanlık maddenin yüzde birkaçı.
Araştırma sonuçları Nature ve The Astrophysical Journal Supplement Series’de yayınlandı. Büyük kara deliklerin, Evrenin kütlesinin yaklaşık %27’sini oluşturan karanlık maddenin bir parçası olabileceği yönündeki genel kabul görmüş hipoteze meydan okuyorlar.
“Karanlık maddenin doğası bir sır olarak kalıyor. Çoğu bilim adamı onun bilinmeyen temel parçacıklardan oluştuğuna inanıyor. Ne yazık ki onlarca yıllık çabalara rağmen hiçbir deney (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda gerçekleştirilenler dahil) karanlık maddeden sorumlu olabilecek yeni parçacıklar tespit edemedi” diyor her iki makalenin başyazarı Dr. Przemek.
2015 yılında birleşen bir çift kara delikten gelen yerçekimsel dalgaların ilk tespitinden bu yana, LIGO ve Virgo deneyleri bu tür 90’dan fazla olayı tespit etti. Gökbilimciler, LIGO ve Başak tarafından keşfedilen kara deliklerin, daha önce Samanyolu’nda bilinenlerden (5-20 güneş kütlesi) önemli ölçüde daha büyük (20-100 güneş kütlesi) olduğunu fark ettiler.
Dr. Oz, “Bu iki kara delik popülasyonunun neden bu kadar farklı olduğunu anlamak, modern astronominin en büyük gizemlerinden biridir” diyor. Olası bir açıklama, LIGO ve Virgo dedektörlerinin evrenin çok erken dönemlerinde oluşmuş olabilecek bir ilkel kara delik popülasyonu tespit ettiğini ileri sürüyor. Bunların varlığı ilk kez 50 yıldan fazla bir süre önce İngiliz teorik fizikçi Stephen Hawking ve bağımsız olarak Sovyet fizikçi Yakov Zeldovich tarafından öne sürüldü.
“Erken dönem Evren’in tamamen homojen olmadığını biliyoruz; küçük yoğunluk dalgalanmaları, modern galaksilerin ve galaksi kümelerinin ortaya çıkmasına neden oldu. Bu tür yoğunluk dalgalanmaları, eğer kritik yoğunluk kontrastını aşarlarsa çökebilir ve kara delikler oluşturabilir” diyor Dr. Oz. Bu hipotez astronomik gözlemlerle test edilebilir. Einstein’ın genel görelilik teorisine göre, ışık, büyük nesnelerin kütleçekim alanı tarafından bükülebilir ve saptırılabilir; bu olaya, kütleçekimsel mikromerceklenme adı verilir. “Mikromercekleme, Dünya’daki bir gözlemci, bir ışık kaynağı ve bir mercek olmak üzere üç nesnenin uzayda neredeyse mükemmel şekilde hizalanmasıyla meydana gelir. Mikromercekleme sırasında kaynak ışığı saptırılıp büyütülebilir ve kaynak ışığının geçici olarak güçlendirildiğini gözlemliyoruz” diyor OGLE çalışmasının baş araştırmacısı Profesör Andrzej Udalski. Temizleme süresi merceklenen nesnenin kütlesine bağlıdır: kütle ne kadar büyük olursa olay o kadar uzun olur. Güneş kütlesindeki nesneleri içeren mikro mercekleme olayları genellikle birkaç hafta sürerken, Güneş’ten 100 kat daha büyük kara delikleri içeren olaylar birkaç yıl sürecektir.
Karanlık maddeyi incelemek için yerçekimsel mikromerceklemeyi kullanma fikri yeni değil. İlk kez 1980’lerde Polonyalı astrofizikçi Bogdan Paczynski tarafından önerildi. Onun fikri üç büyük deneyin başlangıcına ilham kaynağı oldu: Polonyalı OGLE, Amerikan MACHO ve Fransız EROS. Bu deneylerden elde edilen ilk sonuçlar, Güneş’in kütlesinden daha küçük kütleye sahip kara deliklerin, karanlık maddenin %10’undan daha azını oluşturabileceğini ileri sürdü. Bununla birlikte, bu gözlemler son derece uzun vadeli mikro-merceklenme olaylarına karşı duyarlı değildi ve bu nedenle yakın zamanda kütleçekimsel dalga dedektörleri tarafından keşfedilenler gibi büyük kara deliklere karşı da duyarsızdı.
The Astrophysical Journal Supplement Series’deki yeni bir makalede OGLE gökbilimcileri, komşu galaksi Büyük Macellan Bulutu’nda bulunan yaklaşık 80 milyon yıldızın yaklaşık 20 yıllık fotometrik izlemesinin sonuçlarını ve yerçekimsel mikromerceklenme olaylarını araştırıyor. Analiz edilen veriler OGLE projesinin 2001’den 2020’ye kadar üçüncü ve dördüncü aşamalarında toplandı. Profesör Udalski, “Bu veri seti, modern astronomi tarihinde Büyük Macellan Bulutu’ndaki yıldızların en uzun, en büyük ve en hassas fotometrik gözlemlerini sağlıyor” diyor.
Nature dergisinde yayınlanan ikinci makale, bulguların astrofiziksel sonuçlarını tartışıyor. “Eğer Samanyolu’ndaki karanlık maddenin tamamı 10 güneş kütlesi kütlesindeki kara deliklerden oluşuyorsa, o zaman 258 mikromerceklenme olayı tespit etmemiz gerekir. 100 güneş kütleli kara delik için 99 mikromerceklenme olayı bekliyorduk. 1000 güneş kütleli kara delik için 27 mikromerceklenme olayı var” diyor Dr. Oz.
Buna karşılık OGLE gökbilimcileri yalnızca 13 mikromerceklenme olayı tespit etti. Ayrıntılı analizleri, hepsinin kara deliklerden ziyade Samanyolu’ndaki veya Büyük Macellan Bulutu’ndaki bilinen yıldız popülasyonlarıyla açıklanabileceğini gösteriyor.
Dr. Oz, “Bu, devasa kara deliklerin karanlık maddenin en fazla yüzde birkaçını oluşturabileceğini gösteriyor” diyor.
Ayrıntılı hesaplamalar, kütlesi 10 güneş kütlesi olan kara deliklerin %1,2’den fazla karanlık madde, 100 güneş kütlesi kütlesi olan kara deliklerin – %3,0 karanlık madde ve 1000 güneş kütlesi kütlesi olan kara deliklerin – 11 içeremeyeceğini göstermektedir. % karanlık madde.
Profesör Udalski, “Gözlemlerimiz, ilkel kara deliklerin karanlık maddenin önemli bir bölümünü açıklayamadığını ve aynı zamanda LIGO ve Virgo tarafından ölçülen gözlemlenen kara delik birleşme oranlarını açıklayamadığını gösteriyor” diyor. Bu nedenle LIGO ve Virgo’nun keşfettiği devasa kara delikler için başka açıklamalara ihtiyaç var.
Bir hipoteze göre, düşük metalikliğe sahip büyük yıldızların evrimi sonucu oluşmuşlardır. Başka bir olasılık, küresel kümeler gibi yoğun yıldız ortamlarındaki daha az kütleli nesnelerin birleşmesini içerir.
Profesör Udalski kendinden emin: “Sonuçlarımız önümüzdeki on yıllar boyunca astronomi ders kitaplarında yer alacak.”