Gökbilimciler birleşmelerde oluşan kara deliklerin ataları hakkında bilgi taşıdığını buldu

Gökbilimciler, galaksilerin hepsinin olmasa da çoğunun kalbinde, güneşimizin milyonlarca, hatta milyarlarca katı kütleye sahip devasa bir kara deliğin bulunduğuna inanıyor. Hiçbir yıldız bu kadar büyük bir nesneyi doğuracak kadar büyük olmadığından, bu süper kütleli kara delikler, güneşin onlarca katı kütleye sahip yıldız kütleli kara deliklerde olduğu gibi, büyük bir yıldızın çökmesi yoluyla doğrudan yaratılamaz.

Bu, kara deliklerin bu kadar muazzam kütlelere kadar büyümesine izin veren süreçlerin olması gerektiği anlamına gelir. Gaz, toz ve hatta kara deliklerin etrafındaki yıldızların tüketimi bu büyümeyi kolaylaştırabilirken, kütle biriktirmenin daha hızlı bir yolu, giderek daha büyük kara deliklerin birleşme zinciridir.

A kağıt yayınlanan Astropartikül Fiziği Florida Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Imre Bartos ve Oscar Barrera, bu tür birleşmelerde oluşturulan bazı “kardeş” kara deliklerin, onları oluşturmak için çarpışan “ana” kara delikler hakkında nasıl bilgi taşıyabileceğini ayrıntılarıyla anlatıyor.

Bartos, “Diğer kara deliklerin çarpışmasından doğan kara deliklerin, atalarının spini ve kütleleri dahil olmak üzere atalarının özellikleri hakkında kendileriyle birlikte bilgi taşıdığını bulduk” diyor. “Araştırmamızın yeni odak noktası, ataların kütlelerine odaklanan önceki çalışmalara dayanarak atalara ait kara deliklerin dönüşlerinin yeniden inşasıdır.”

Kara deliklerin kendilerini ayırt etmek için kullanılabilecek çok az özelliği vardır; yalnızca kütle, açısal momentum veya “dönme” ve elektrik yükü değişkenliklerine sahiptirler. ABD’deki Princeton Üniversitesi’nden teorik fizikçi John Wheeler bunu “kara deliklerin saçları yoktur” diyerek tanımladı. Bartos, bu birkaç özellik ve “saçsızlık teoremi” karşısında bile, kara deliğin kökenine ilişkin ayrıntıları ortaya çıkarmak için dönüşünü kullanmanın hala mümkün olduğunu ekliyor.

Bartos şöyle devam ediyor: “Örneğin, çevredeki gazdan beslenen kara delikler veya ‘ana’ kara deliklerin önceki çarpışmaları yüksek dönüşe neden olabilirken, doğumda yıldızların ölümü ve çöküşü yoluyla kara delikler genellikle düşük dönüşe sahip olabilir.”

Bartos ve Barrera, çalışmalarını yürütmek için Bayes çıkarımı adı verilen bir matematiksel teknik kullandılar; ölçülen kara delik özelliklerini ve bunlara ilişkin önceki beklentilerini girdi olarak alıp, atalardan kalma kara delik özelliklerinin çıkarımsal dağılımlarını çıkardılar. Araştırma, fizikçilerin kara delik çarpışmaları ve birleşmeleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için yerçekimsel dalgalar adı verilen uzay-zamandaki küçük dalgalanmaları kullanması nedeniyle zamanında yapıldı.

“Kara delik birleşmelerine ilişkin son gözlemler, kara delik montaj hatlarının (birden fazla kara deliğin art arda birleşerek giderek daha ağır kara delikler oluşturduğu yerlerin) evrende yaygın olabileceği ihtimaline işaret ediyor.

Bartos, “Bu, ata kara deliklerin özelliklerini en yeni nesil ölçümlerden nasıl kurtarabileceğimiz sorusunu akla getiriyor” diyor. “Geçmişte bu kara deliklerin başına gelenleri ortaya çıkarma ve orada önceki nesillerin parmak izlerini bulma konusundaki dedektif hikayesine hayran kaldım.”