Gökbilimciler, galaksi büyüklüğünde bir dedektör kullanarak süper kütleli kara delik çiftlerinden gelen yerçekimi dalgalarını tespit ediyor.

Karadelikler ve diğer muazzam kütleli, yoğun nesneler birbirlerinin etrafında döndüklerinde, yerçekimi dalgaları adı verilen uzay ve zamanda dalgalanmalar gönderirler. Bu dalgalar, onları yaratan esrarengiz kozmik devleri incelememiz gereken birkaç yoldan biridir.

Gökbilimciler, çarpışan karadeliklerin yüksek frekanslı “cıvıltılarını” gözlemlediler, ancak birbirlerinin yörüngesinde dönen süper kütleli karadeliklerin ultra düşük frekanslı gürültüsünü tespit etmenin daha zor olduğu kanıtlandı. Onlarca yıldır, bu dalgaların hafif dalgalanmalarını aramak için bir deniz feneri gibi titreşen bir yıldız türü olan pulsarları gözlemliyoruz.

Bugün dünya çapında pulsar araştırma işbirlikleri—bizimki dahil, Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi—onları duyurdu şimdiye kadarki en güçlü kanıt Bu dalgaların varlığı için.

Yerçekimi dalgaları nedir?

1915’te Almanya doğumlu fizikçi Albert Einstein yerçekiminin doğasına dair çığır açan bir fikir sundu: genel görelilik teorisi.

Teori, evreni esneyebilen, sıkıştırabilen, bükebilen ve bükebilen uzay-zaman adı verilen dört boyutlu bir “kumaş” olarak tanımlar. Büyük nesneler yerçekimine yol açmak için bu dokuyu bozar.

Teorinin ilginç bir sonucu, büyük nesnelerin hareketinin bu dokuda yerçekimi dalgaları adı verilen ve ışık hızında yayılan dalgalanmalar üretmesi gerektiğidir.

Bu dalgacıkların en küçüğünü yaratmak muazzam miktarda enerji gerektirir. Bu nedenle Einstein, yerçekimi dalgalarının asla doğrudan gözlemlenemeyeceğine ikna olmuştu.

Bir yüzyıl sonra, Ligo ve Başak işbirliklerinden araştırmacılar, evrende cıvıl cıvıl cıvıl cıvıl cıvıl bir şekilde bir yerçekimi dalgası gönderen iki kara deliğin çarpışmasına tanık oldular.

Şimdi, bu keşiften yedi yıl sonra, Avustralya, Çin, Avrupa, Hindistan ve Kuzey Amerika’dan radyo astronomları ultra düşük frekanslı yerçekimi dalgaları için kanıt buldular.

Yerçekimi dalgalarının yavaş bir gürlemesi

2016’da bildirilen ani yerçekimi dalgalarının aksine, bu ultra düşük frekanslı yerçekimi dalgalarının salınım yapması yıllar hatta on yıllar alıyor.

Evrendeki uzak galaksilerin çekirdeklerinde yörüngede dönen süper kütleli karadelik çiftleri tarafından üretilmeleri bekleniyor. Bu yerçekimi dalgalarını bulmak için bilim adamlarının galaksi büyüklüğünde bir dedektör inşa etmeleri gerekecek.

Ya da zaten galaksiye yayılmış olan ve darbeleri teleskoplarımıza hassas saatlerin düzenliliğiyle ulaşan pulsarları kullanabiliriz.

CSIRO’nun Parkes radyo teleskopu, Murriyang, neredeyse yirmi yıldır bu pulsarların bir dizisini gözlemliyor. Bizim Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi ekibi, dünyanın dört bir yanındaki çeşitli işbirliklerinden biridir. bugün açıklandı son veri setlerinde yerçekimi dalgalarının ipuçları.

Çin (CPTA), Avrupa ve Hindistan (EPTA ve InPTA) ve Kuzey Amerika’daki (NANOGrav) diğer işbirliklerinde de benzer sinyaller görülüyor.

Aradığımız sinyal, evrendeki tüm süper kütleli karadelik çiftleri tarafından üretilen yerçekimi dalgalarından oluşan rastgele bir “okyanus”tur.

Bu dalgaları gözlemlemek, yalnızca Einstein’ın teorisinin bir başka zaferi değil, aynı zamanda evrendeki galaksilerin tarihini anlamamız için önemli sonuçlar doğuruyor. Süper kütleli karadelikler, galaksilerin kalbindeki gazla beslenen ve yıldız oluşumunu düzenleyen motorlardır.

Sinyal, dizideki tüm atarcalarda ortak olan düşük frekanslı bir gürültü olarak görünür. Yerçekimi dalgaları Dünya’yı yıkarken, pulsarların görünen dönüş hızlarını etkilerler.

Galaksimizin bu dalgalar tarafından gerilmesi ve sıkışması, nihayetinde atarcalara olan mesafeyi sadece on metre kadar değiştirir. Pulsarlar tipik olarak yaklaşık 1.000 ışıkyılı uzaklıktayken (bu yaklaşık 10.000.000.000.000.000.000 metredir) bu çok fazla bir şey değildir.

Dikkate değer bir şekilde, uzay-zamandaki bu kaymaları, radyo astronomlarının göreceli olarak kolaylıkla takip edebildikleri, çünkü pulsarlar çok kararlı doğal saatler olan darbelere nanosaniyelik gecikmeler olarak gözlemleyebiliriz.

Ne açıklandı?

Ultra düşük frekanslı yerçekimi dalgalarının salınımı yıllar aldığından, sinyalin yavaş yavaş ortaya çıkması bekleniyor.

İlk olarak, radyo astronomları bir ortak gürültü pulsarlarda, ancak kökeni bilinmiyordu.

Şimdi, yerçekimi dalgalarının benzersiz parmak izi, dünya çapındaki pulsar zamanlama dizisi işbirliklerinin her biri tarafından gözlemlenen bu sinyalin bir özelliği olarak ortaya çıkmaya başlıyor.

Bu parmak izi, puls gecikmelerinin benzerliği ile gökyüzündeki pulsar çiftleri arasındaki ayrılma açısı arasındaki özel bir ilişkiyi tanımlar.

İlişki, Dünya’daki uzay-zamanın gerilmesi ve pulsarlara olan mesafeleri yönlerine bağlı bir şekilde değiştirmesi nedeniyle ortaya çıkar. Örneğin, gökyüzünde birbirine yakın olan atarcalar, dik açılarla ayrılmış olan atarcalardan daha benzer bir sinyal gösterir.

Bu atılım, gözlemevlerimizdeki gelişmiş teknoloji sayesinde mümkün olmuştur. Parkes Pulsar Timing Array, Murriyang’a kurulan gelişmiş alıcı ve sinyal işleme teknolojisi sayesinde en uzun süreli yüksek kaliteli veri setine sahiptir. Bu teknoloji, teleskopun yerçekimi dalgası aramaları için dünya çapındaki işbirlikleri tarafından kullanılan en iyi pulsarların çoğunu keşfetmesini sağladı.

İşbirliğimizin ve diğerlerinin daha önceki sonuçları, yerçekimi dalgalarından beklenen sinyalin pulsar gözlemlerinde eksik olduğunu gösterdi.

Şimdi, sinyali göreceli bir netlikle görüyor gibiyiz. Uzun veri setimizi daha kısa “zaman dilimlerine” bölerek, sinyalin zamanla büyüdüğünü gösteriyoruz. Bu gözlemin altında yatan neden bilinmiyor, ancak yerçekimi dalgalarının beklenmedik şekilde davranması olabilir.

Ultra düşük frekanslı yerçekimi dalgaları için yeni kanıtlar gökbilimciler için heyecan verici. Bu imzaları doğrulamak için, küresel işbirliklerinin yerçekimi dalgalarına karşı hassasiyetlerini kat kat artıran veri setlerini birleştirmeleri gerekecek.

Bu birleşik veri setini üretme çabaları şu anda Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi üyeleri geçen hafta Uzak Kuzey Queensland’deki Port Douglas’ta bir araya gelen proje. Avustralya ve Güney Afrika’da yapım aşamasında olan Kilometre Kare Dizisi gibi geleceğin gözlemevleri, bu çalışmaları evrenimizin tarihi hakkında zengin bir bilgi kaynağına dönüştürecektir.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.