Yerçekimi dalgası veri analizi, kara deliklerin kökenlerinin dönüşlerinde ortaya çıktığını gösteriyor

Yeni araştırmalara göre kara deliklerin boyutu ve dönüşü, nasıl ve nerede oluştuklarına dair önemli bilgiler ortaya çıkarabilir.

Cardiff Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının önderlik ettiği çalışma, gökbilimciler tarafından gözlemlenen kara deliklerin çoğunun, milyonlarca yıldız içeren yoğun nüfuslu ortamlarda birden çok kez birleştiği fikrini test ediyor.

İş yayınlandı dergide Fiziksel İnceleme Mektupları.

Ekip, farklı dönüş desenlerine sahip kara delikler oluşturduğuna inandıkları bu ardışık birleşmelerle ilgili ipuçları bulmak için Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve Başak Gözlemevi tarafından tespit edilen ikili kara delikleri içeren 69 yerçekimsel dalga olayını içeren genel kataloğu inceledi.

Bir kara deliğin dönüşünün belirli bir kütleye ulaştığında değiştiğini keşfettiler; bu da kara deliğin daha önceki bir dizi birleşme yoluyla üretilmiş olabileceğini düşündürüyor. Çalışmaları, spin ölçümlerinin bir kara deliğin oluşum geçmişini nasıl ortaya çıkarabildiğini gösteriyor ve bu astrofiziksel olayların farklı kökenlerinin anlaşılmasında ileriye doğru bir adım sunuyor.

Cardiff Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’ndan başyazar Dr. Fabio Antonini şunları söyledi: “LIGO ve Virgo gibi yerçekimsel dalga dedektörleriyle daha fazla kara delik birleşmesi gözlemledikçe, kara deliklerin farklı kütleler ve dönüşler sergiledikleri daha da netleşiyor, bu da onların sahip olabileceklerini düşündürüyor. Ancak bu oluşum senaryolarından hangisinin en yaygın olduğunu belirlemek zorlayıcıydı.”

Ekip, yerçekimi dalgaları verilerinde kara delik dönüşlerinin sürekli değiştiği net bir kütle eşiği belirledi. Bu modelin, kara deliklerin spin dağılımlarının farklı olduğu diğer ortamlardan ziyade kümelerdeki tekrarlanan çarpışmalar yoluyla üretildiğini varsayan mevcut modellerle uyumlu olduğunu söylüyorlar.

Bu sonuç, ekibe göre şu ana kadar teyit edilmesi zor olan, bu tür kara deliklerin tanımlanmasına yönelik sağlam ve nispeten modelden bağımsız bir imzayı destekliyor.

Cambridge Üniversitesi’nde ortak yazar ve doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Isobel Romero-Shaw şunları ekledi: “Çalışmamız bize bir kara deliğin oluşum tarihinin kökenlerini belirlememiz için güçlü, veriye dayalı bir yol sunuyor. Dönmesi, küçük kara deliklerin tekrar tekrar çarpışıp birbirleriyle birleştiği yoğun nüfuslu yıldız kümelerinde oluşan bir grup yüksek kütleli kara delik olduğuna dair güçlü bir göstergedir.”

Bu çalışma artık astrofizikçilerin kara deliklerin oluşumunu simüle eden bilgisayar modellerini daha da geliştirmelerine yardımcı olacak ve gelecekteki kütleçekim dalgası tespitlerinin nasıl yorumlanacağını şekillendirmeye yardımcı olacak.

Çalışmanın ortak yazarlarından biri ve Chicago Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Thomas Callister şunları ekledi: “Diğer araştırmacılarla işbirliği yapmak ve gelişmiş istatistiksel yöntemler kullanmak, özellikle yeni nesil dedektörlere doğru ilerlerken bulgularımızı doğrulamaya ve genişletmeye yardımcı olacaktır. Örneğin Einstein Teleskobu çok daha büyük kara delikleri tespit edebilir ve onların kökenlerine dair benzeri görülmemiş bilgiler sağlayabilir.”