Önümüzdeki on yıla başlayacak olan 1,6 milyar dolarlık yerçekimi dalgası gözlemevi olan Lisa, yerçekimi dalgalarını görme şeklimizde devrim yaratacak – bir yüzyıldan fazla bir süre önce öngörülen ve sadece sekiz yıl önce tespit edilen uzay -zamanın bozulmaları.

Sonbaharda, Lisa’nın tasarımına ve fütüristik zanaatın uzaya dönüştürülmesi için aşılması gereken mühendislik engellerine derin bir dalış yaptık. Şimdi, bilim adamlarına Lisa’nın toplayacağı gerçek verileri sorduk – verilerin neler verebileceği ve bu içgörülerin, yerçekimi dalgalanmalarının kaynaklarından bu yankılanmaların kozmosunu şekillendirmesine kadar evren hakkındaki anlayışımızı nasıl değiştirmek için durduğunu sorduk.

Lisa: basit ama kesin

Lisa, lazer interferometre uzay antenini temsil eder ve güneşin sabit üçgen formasyonunda yörüngesinde üç uzay aracını içerir. Lisa bir interferometre, yani görevin lazer interferometri kullanarak yerçekimi dalgalarını koklayacağı – Lisa’nın üçgeninin her kolu yaklaşık 1,6 milyon mil içerisiyle yaklaşık 5 milyon mil (8 milyon kilometre uzunluğunda 8 milyon kilometre uzunluğunda olan kitleler arasındaki mesafeleri ölçecek (2,5 milyon km) bu uzunlukta.

Lazerler çok önemlidir, ancak Lisa’nın tasarımının sadece bir kısmı – sadece üç Lisa uzay aracının her birinde olmak üzere üç metal küp arasındaki mesafeler için ölçüm çubuklarıdır. Küpler, üzerlerinde hareket edebilecek manyetizmayı en aza indirmek için bir altın platin alaşımından yapılmıştır. Yine, Lisa’nın amacı, uzay -zamandan başka bu küplere ve üzerine giden yerçekimi dalgalanmalarına dokunan hiçbir şey olmadan uzayda gezmektir.

Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’nde astrofizikçi Saavik Ford, Gizmodo ile yaptığı çağrıda, “Tasarımın arkasındaki temel fikir, bu küpleri piyasaya sürmemizdir” dedi. “Sadece orada oturmalarını ve onlara hareket eden başka hiçbir güç olmadan uzay -zaman sevincini deneyimlemelerini istiyoruz ve bu son kısım zor kısım.”

“Zanaatın kitleler olarak manevra yapmanız gerekiyor [the gold-platinum cubes] Uzay aracının kendisinin kitlelere sürüklenmediğinden ve onları korkunç olacağından emin olmak için düşüyor ”diye ekledi Ford.

Lisa’nın karmaşıklığını kavrayan Ford’un o zamanki yüksek lisans öğrencisi Jake Postiglione’nin bir benzetmesi var: Teknik zorluk, New York’tan LA’ya bir lazer ateşlemeye benzer ve bir meyve sineğinin göz küresine çarpmaya çalışmak onunla. Hem lazer hem de meyve sineği bu işlem ilerledikçe hareket ediyor.

Mühendislik mücadelesinin ölçeği “açıkçası akıllara durgunluk veren” dedi Ford, “Ve bunun benim bölümüm olmadığı için çok mutluyum” dedi.

NASA, lazer sistemi, teleskop sistemleri ve test küplerinde elektrik yükü seviyelerini yönetecek cihazlar da dahil olmak üzere Lisa’nın enstrümantasyonunun çeşitli unsurlarını sağlıyor.

Yörüngedeki nesnelerin sıklığı, birbirlerinin etrafında tam bir yörüngeyi ne sıklıkta tamamladıkları ile belirlenir. Yerçekimi dalga dedektörlerimiz çeşitli nedenlerle belirli frekansları tespit etmede iyidir, ancak mevcut her dedektörün büyük bir sınırlaması vardır: Dünya’ya sıkışmışlar.

Eski kara delikler için uzay tabanlı bir kehanet

Yerçekimi dalga dedektörleri, tespit ettikleri yörünge frekanslarına göre farklılık gösterir. Yer tabanlı dedektörler-yani Ligo-Virgo-Kagra işbirliği-yıldızların büyüklüğünde kara delikler gibi daha küçük kütlelere karşılık gelen yüksek frekansları tespit etmekte harika. Ancak bu kitleler biraz daha büyük hale geldiğinde – örneğin, güneşimizin kütlesinin iki yüz katından fazla – yörünge frekansları kendi gezegenimiz tarafından üretilen gürültüye benzer bir aralıktır.

Ford, “Temelde dünyanın kendisinin o kadar gürültülü olduğu bir sıklık var ki, zeminin sizin sorununuz olduğu” dedi. “Kelimenin tam anlamıyla yapamazsın. Bir şekilde uzaya gitmelisin. ”

Uzayda, pulsar zamanlama dizileri, toprak hala denklemin bir parçası olmasına rağmen, en büyük kara delikler için yararlı bir ölçüm çubuğu oluşturur. Bu kurulumda, Dünya’daki gözlemevleri, hızla dönen nesnelerden (pulsarlar) güvenilir ışığın yanıp sönmesini izler; Bu ışığın dünyaya zamanlaması biraz Gecikmeli veya acele edilmiş, uzay -zamanın yerçekimi dalgaları tarafından gerildiğinin veya sıkıştırıldığının bir göstergesidir. 2023’te bir grup pulsar zamanlama dizisi işbirliği, pulsar verilerinde yerçekimi dalga arka planının güçlü kanıtlarını buldu.

https://www.youtube.com/watch?v=_ib6iiexaiy

Pulsar zamanlama dizileri tarafından görülen kara delikler tipik olarak güneş kütlesinin milyarlarca katıdır ve canavar galaksilerin merkezinde bulunur – hatta Samanyolu’nun merkezindeki kara delik, cüce sagittarius A*’ Dört milyon güneş kitlesi. Kara delikler yulaf lapası olsaydı, Lisa Goldilocks olurdu. Görev, toprak bazlı dedektörlerde gürültüden ayrılması neredeyse imkansız olan düşük frekanslı yerçekimi dalgalarını koklayacak. Dedi ki, uzay tabanlı gözlemevi tespit edebilir Masif kara delik birleşmeleri-süper kütleli olanlara düşen kara delikler-kompakt nesnelerin ve diğer astrofizik patlamaların ve arka planların samimi ikili dosyalarıyla birlikte.

Teorik bir fizikçi olan Emanuele Berti, “Pulsar zamanlama dizileri bize çok düşük frekanslarda büyük kara delik ikili dosyaları için stokastik arka plan hakkında bilgi verin ve Ligo temel olarak yıldız kütlesi kompakt nesne birleşmelerinin farklı ailelerinden oranlar üzerinde sınırlar belirledi” dedi. Johns Hopkins Üniversitesi’nde, Gizmodo ile bir video görüşmesinde. “Düşünme çeşitli şekillerde değişti, ancak Lisa ile yapabileceğimiz en ilginç bilimin büyük kara delik ikili birleşmelerinin etrafında toplandığını söyleyebilirim, çünkü bu sadece yerde araştıramadığımız bir şey.”

Uzayda gürültüden kaçmak

Lisa, uzayda yeryüzünden çok daha az rahatsızlık yaşayacak olsa da – ideal olarak sıfır – gözlemevinin kozmik gürültüden kaçması gerekecek. Evrende kara delikleri görmeyi çok zorlaştıran nesneler var çünkü yerçekimi dalgaları da yayıyorlar. Bu kompakt interloper’ların en can sıkıcı şekli Beyaz cüce ikili dosyalar: Birbirine dönüp sonunda birleşen eski yıldızların kompakt kabukları, bir mikserdeki fısıltılar gibi süreçte uzay -zaman karıştırıyor. Bu gürültünün istisnası, ikili dosyaların Bu yüzden Bireysel olarak seçilebilecekleri ve ne oldukları için tanınabilecekleri açıktır. Kozmik çift kenarlı bir kılıç, bunlar “Doğrulama İkili”Misyon pozisyonunda olduğunda gökbilimcilerin Lisa’nın yeteneklerini onaylamasına yardımcı olacak.

Lisa, birçoğu galaksimizde olan milyonlarca kaynaktan gelen gürültüyü aynı anda algılayacak. NASA’ya göre. Bilim adamları, buğdayı, muazzam miktarda veri işleme ve verileri evrenin bilinen nesnelerinin mevcut teorilerine ve modellerine sığdırarak samandan ayıracaklar. Lisa’nın başlaması beklenene kadar on yılı aşkın bir süredir, bilim adamları gerçek anlaşmaya hazırlanmak için sahte veri zorlukları üzerinde çalışıyorlar.

Kozmik evrimin izlenmesi

“Aslında astrofizikte sadece iki soru var ve onlar ‘Buraya nasıl geldik?’ Ve ‘Yalnız mıyız?’ Dedi Ford. “Yaptığımız her şey, bir ya da diğerinin ve bazen her ikisinin de bu soruların küçük bir parçasını cevaplamaya yöneliktir.”

Ford, “Kara delik oyununda değiliz, genel olarak ‘Yalnız mıyız?’ ‘İle ilgili herhangi bir şeyi cevaplamak için konuşuyoruz,” diye ekledi Ford. “Ama ‘Buraya nasıl geldik, bu kara delikleri anlamak oldukça önemli.”

Yıldızların doğumunu, yaşamını ve ölümünü ve bu nükleer füzyon fırınlarının elemanları üretmedeki rolünü – anlamak, kara deliklerin varlığına ayrılmaz bir şekilde bağlıdır. Ayrıca, galaksiler tarafından oluşturulan yıldız türleri ve oluşturdukları miktar, bu galaksilerin çekirdeklerindeki kara deliklerin kütlesine ve davranışına bağlanabilir. Kara delikler dağınık yiyiciler olabilir – genellikle yıldız materyali yakmak ve onu uzaya fırlatırlar – onları etraflarındaki evrenin evriminde aktif katılımcılar yaparak.

“Orada var olan birçok kağıtlar hakkında . sözde Biraz Kırmızı Nokta O nokta dışarı O Orası var olan bayılmak Agns [active galactic nuclei—the glowing cores of galaxies powered by supermassive black holes] O var olan muhtemelen gelen itibaren biriken cüsseli siyah Delikler, ”dedi Berti. “ALL ile ilgili Bu kanıt bir kere Tekrar puan dışarı O cüsseli siyah delik mutlak sahip olmak var olan tatlı erken Açık içinde . tarih ile ilgili . evren. BT sahip olmak Her zaman olmuş A Bulmaca, BUT onun E Olmakven Daha ile ilgili A bulmaca.”

Webb Uzay Teleskopu Küçük Kırmızı Noktaların Gözlemleri Işık lekelerini, evrenin 600 milyon yaş ve 1,5 milyar yaşları arasında olduğu gibi görüyor. Son araştırmalar, noktaların erken evrende daha önce gizlenmiş kara delik büyümesinin belirtileri olduğunu ve kozmolojik modellerin önerildiği gibi “kırılmadığını” gösterse de, LISA gözlemleri şaşırtıcı ışık kaynaklarının kesin doğasını ortaya çıkarmaya yardımcı olacaktır.

Lisa, kara deliklerin çalkalanmasını gözlemleyecek ve evrenimizdeki kompakt nesneler dizisini daha iyi karakterize edecek. Bu bilgiler, mevcut kozmolojik modellere ve Einstein’ın genel göreliliği gibi geçerli teorilere de uygulanabilir. Zemin gerçek verileri (tabiri caiz-burada alan hakkında konuşuyoruz) evren hakkındaki fikirler için zorlayıcı bir stres testi olacak, bunlardan biri Ligo 2015’te yerçekimi dalgalarını ilk tespit ettiğinde ünlü olarak doğrulandı. Uzay -zamanın mürekkepli siyah yonderinde bilinmeyenler, ancak Lisa bilim adamları, evrenin en temel gizemlerinden bazılarında perdeyi – sadece biraz – geri çekmeye kararlıdır.

Spekülatif yeni araştırmalar, dünya dışı uygarlıkları tespit etmek için bir yöntemin ana hatlarını çiziyor: warp sürücülerinin çöküşü veya başarısızlığı nedeniyle üretilen yerçekimi dalgalarını yakalayarak. Çılgınca gelebilir ama kavram Einstein’ın genel görelilik ilkelerine dayanıyor.

Albert Einstein’ın kozmolojik fizik anlayışından ilham alan warp sürücüleri ilk kez geliştirildi. fizikçi Miguel Alcubierre tarafından matematiksel olarak modellenmiştir Alcubierre’ye göre bir uzay aracı, önündeki alanı daraltan ve arkasındaki alanı genişleten “warp balonu” olarak bilinen bir mekanizma aracılığıyla (dışarıdaki bir gözlemciye göre) ışıktan daha hızlı yolculuk yapabilir. Warp sürücüsü, uzay aracını yerel olarak ışıktan daha yüksek hızlara hızlandırmaz; bunun yerine geminin etrafındaki uzay-zamanı yönetir. Böyle bir uzay gemisi, genel görelilik ile tutarlı olacak şekilde ışık hızı sınırını aşarak, uzay-zamanı “bükerek” kısa sürede çok uzun mesafeler kat edebilir.

Sorun şu ki, bu model, boş alandan daha az enerjinin olduğu spekülatif bir enerji türü olan negatif enerjiyi gerektiriyor ve bu, günümüz teknolojisiyle şu anda anlaşılamıyor veya elde edilemiyor. Anlayışımızdaki bu boşluk, aşağıda gösterildiği gibi bir warp sürücüsünün gerçek yapısını koruyor. Yıldız Savaşları Ve Yıldız Savaşlarıkesinlikle bilim kurgu dünyasında.

İçinde çalışmak arXiv ön baskı sunucusuna yüklenen Londra Queen Mary Üniversitesi’nden astrofizikçi ve matematikçi Katy Clough, Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü’nden meslektaşları Tim Dietrich ve Cardiff Üniversitesi’nden Sebastian Khan ile birlikte, warp sürücülerinin varsayımsal çöküşünün olası olasılığını araştırıyor. tespit edilebilir yerçekimi dalgaları yayar.

Warp sürücüleri kablooie’ye gittiğinde

Bilim adamları bir warp sürücüsünün nasıl inşa edileceğini biliyormuş gibi davranmıyorlar, bunun yerine potansiyel teorik davranışlarını keşfetmek için matematiksel simülasyonlar kullanıyorlar. Ekip özellikle, warp sürücüsünün kendi deyimiyle “muhafaza hatası” yaşaması durumunda ne olabileceğine odaklandı. Böyle bir başarısızlık, tespit edilebilir yerçekimi dalgaları yayan bir çöküşle sonuçlanabilir.

Bilim insanları şu anda yayında olan makalelerinde şöyle yazıyor: “Negatif enerji gereksinimi de dahil olmak üzere bunların gerçek hayatta uygulanmasının önünde çok sayıda pratik engel olsa da, konuyu açıklayan bir durum denklemi verildiğinde, bunların zaman içindeki evrimi hesaplama açısından simüle edilebilir.” tarafından hakem incelemesi altında Açık Astrofizik Dergisi.

Kozmik olayların uzay-zamanda neden olduğu dalgalanmaları gözlemleyen LIGO (Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi) sayesinde, yerçekimsel dalgaları tespit etmenin mümkün olduğunu biliyoruz; LIGO zaten kanıtlanmış yetenekli Bu tür olayları kara deliklerin ve nötron yıldızlarının birleşmesi gibi kaynaklardan gözlemlemek.

Ekip ilk başta varsayımsal olarak hızlanan bir gemiden gelen yerçekimsel dalga sinyallerini incelemeye çalıştı ancak warp balonunun çökmesinin daha basit bir ilk adım olduğunu ve Clough’un açıkladığı gibi böyle bir olayın muhtemelen daha güçlü bir sinyal üreteceğini fark ettiler. Gizmodo’ya bir e-posta. Kararlı bir warp balonunu koruyacak bilinen bir fiziksel mekanizmanın bulunmadığını ekledi; bu, uzayda seyahat etmek için bir warp sürücüsü kullanmak için gerekli olup, bir sınırlama başarısızlığı olasılığına yol açar.

Clough, “Basıncın warp sıvısının yoğunluğundaki değişikliklere tepki verme biçimini bir şekilde kontrol etmesi veya ek bir sınırlama mekanizması dayatması gerekecek” diye yazdı. “Bu, nükleer füzyon deneylerinde plazmayı sınırlamak için lazerlere nasıl ihtiyaç duyulduğuna benzer olabilir. Dolayısıyla başlangıç ​​noktamız, sıvıyı tutan şeyin bir şekilde kırıldığını ve bunun da sıvının dağılmasına yol açtığını varsayıyor.” Clough, akışkan derken, warp balonunun içindeki kontrol edilmesi ve kontrol altına alınması gereken teorik ortam veya maddeyi kastediyor.

Uzay-zamanda dalgalar

Warp sürücüsünün çökmesi, güçlü yerçekimsel dalgaları tetikleyecektir çünkü bu, uzay-zamanın ani ve dramatik değişimini içermektedir. Bir warp sürücüsünde uzay-zamanı çarpıtmak için kullanılan enerjinin ve maddenin hızlı bir şekilde yeniden dağıtılması, ani hareketlerin suda dalgalar yaratmasına benzer şekilde önemli rahatsızlıklar yaratacaktır. Bu yoğun olay, kara delik birleşmeleri veya nötron yıldızı çarpışmaları tarafından üretilenlere benzer yerçekimsel dalgalar oluşturmaya yetecek kadar enerji açığa çıkaracaktır.

Clough, ortaya çıkan sinyalin “çok güçlü” olacağını söyledi. Bunun nedeni, bir gemiyi ışık hızının önemli bir bölümünde (makalede belirtildiği gibi, ışık hızının %10 ila %30’u) ileri doğru itmek için gereken uzay-zamanın muazzam bükülmesinden kaynaklanmaktadır. Çökme, uzay-zaman eğriliğinde bulunan enerjinin önemli bir kısmını serbest bırakarak sinyali potansiyel olarak tespit edilebilir hale getirir.

Çalışma, fizikçilerin aşırı koşullar altında uzay zamanlarını simüle etmelerine olanak tanıyan bir araç olan sayısal göreliliğe dayanıyor. Bu yaklaşım, kara delikler ve teorik olarak çöken warp kabarcıkları gibi olağanüstü güçlü kütleçekim kuvvetlerinin rol oynadığı olayları incelemeyi ve anlamayı mümkün kılar. Clough ve ekibi, warp sürücüsünün çökmesi sırasında yayılabilecek yerçekimsel dalga sinyallerini simüle ederek, bu tür olayları (eğer varsa) potansiyel olarak tanımlamak için bir yöntem öneriyor.

Araştırmacılar, böyle bir olaydan enerji ve yerçekimi dalgalarının nasıl yayılacağını analiz ederek, gelişmiş dedektörlerin bir gün yakalayabileceği imzalar üzerinde spekülasyon yaptı. Sinyalin gücü ve frekansı warp balonunun boyutuna bağlıdır. Makalede, ışık hızının %10’u hızla hareket eden 0,6 mil genişliğinde (1 kilometre) bir warp balonunun örneğini veriyorlar. Hesaplamalarına göre bu, eğer sinyal yeterince güçlüyse, 3,26 milyon ışıkyılı uzaklıktan tespit edilebilecek 300 kHz’lik bir sinyal üretecektir. Bilim insanlarına göre LIGO’ya benzer ancak daha yüksek frekanslar için tasarlanmış bir dedektör bu sinyali tespit edebilir. Clough, “Bu tür dedektörler için teklifler mevcut ve uygulanabilir, ancak şu anda hiçbiri finanse edilmiyor” dedi.

Spekülasyon yapmak eğlenceli

Uzaylı teknolojilerini tespit etmek için yerçekimsel dalgaları kullanma fikri hiç şüphesiz çılgınca. Bu tür uzaylı tekno-imzalarını tespit etmek için LIGO gibi dedektörleri kullanmaktan hâlâ çok uzaktayız. Dahası, uzaylıların bilimkurgudan ilham alan konseptlerimize uyup uymadığını aslında bilmiyoruz, bu da başka bir varsayım katmanı ekliyor. Bu araştırma alanı umut verici görünse de, hâlâ teoriye derinden kök salmış durumda.

Bununla birlikte, bu araştırmanın sonuçları dünya dışı yaşam arayışının ötesine uzanıyor. Warp sürücüsündeki çöküşlerin izlerini anlamak, bilinen enerji koşullarını ihlal eden senaryolarda uzay-zaman dinamiklerine ilişkin kavrayışımızı da geliştirebilir. Bu tür çalışmalar fizik anlayışımızın sınırlarını zorluyor, genel göreliliğin sınırlarını test ediyor ve potansiyel olarak yeni teorik anlayışlara yol açıyor.

Clough, “Bu çalışmada yaptığımız gibi standart astrofiziğin ötesine geçmek, yöntemleri uyarlamak ve sınırlarını zorlamak için bizi gerçekten zorladı ve bu bilgi ve deneyim, gelecekte astrofizik uygulamalarda daha zorlu rejimleri incelerken bize kesinlikle yardımcı olacaktır” dedi.

Hayatınızda daha fazla uzay uçuşu için bizi takip edin X ve Gizmodo’nun özel yer imlerine ekleyin Uzay uçuşu sayfası.

Son teknoloji ürünü Webb Uzay Teleskobu, evrenin henüz 740 milyon yaşında olduğu dönemde meydana gelen şimdiye kadarki en uzak kara delik birleşmesini tespit etti. Gökbilimciler evrenin tarihinde ilk kez bu kadar erken bir birleşmeye tanık oluyor ve bu da rekor kırıyor.

Kara delikler evrenimizin her tarafına dağılmış devasa nesnelerdir; çekim alanları o kadar güçlü ki olay ufuklarından ışık bile kaçamıyor. Kara delik birleşmeleri tam olarak kulağa nasıl geliyorsa öyledir: Genellikle ilgili galaksilerin merkezinde bulunan iki nesne arasındaki yavaş, korkunç danslar, sonunda tek bir nesnede birleşir.

Son birleşme gözlemi, Mayıs 2023’te bir astronomi ekibi tarafından Webb Telescope’un NIRSpec-IFU cihazı kullanılarak yapıldı. Deliklerin kozmik buluşması, evren yaklaşık bir milyarın dörtte üçü yaşındayken (referans olarak, evren şu anda bundan 13 milyar yıl daha yaşlı!), ZS7 adı verilen bir galaksi sisteminde meydana geldi.

Birleşme, yer tabanlı teleskoplarla görülemeyen, aktif olarak malzeme alan kara deliklerin biriken spektrografik özellikleri sayesinde tespit edildi. Neyse ki Webb, evrenin daha da derinlerine bakabildiği, Dünya’dan 1 milyon mil uzakta bir uzay bölgesi olan L2’de bulunuyor.

Cambridge Üniversitesi’nden gökbilimci ve araştırmanın baş yazarı Hannah Übler, ESA’da şunları söyledi: “Bulgularımız, birleşmenin kara deliklerin kozmik şafakta bile hızla büyüyebileceği önemli bir yol olduğunu gösteriyor.” serbest bırakmak. “Uzak Evrendeki aktif, büyük kütleli kara deliklere ilişkin diğer Webb bulgularıyla birlikte, sonuçlarımız aynı zamanda büyük kara deliklerin galaksilerin evrimini en başından beri şekillendirdiğini gösteriyor.”

Webb’in görüşü o kadar keskin ki ekip, iki kara deliği mekansal olarak ayırmayı başardı ve bazı fiziksel özelliklerini ortaya çıkardı. Deliklerden biri Güneş’in kütlesinin yaklaşık 50 milyon katı büyüklüğündeyken diğeri yoğun bir gaz bulutunun içinde gizlenmiş durumda. Ekibin keşifle ilgili tam makalesi şuydu: yayınlanan Bugün Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimlerinde.

Kara delikler birleştikçe yerçekimsel şok dalgaları gönderir uzay-zamanı milyarlarca ışık yılı boyunca sıkıştırıp uzatıyor. Bu dalgalar, LIGO-Virgo-KAGRA İşbirliği tarafından yönetilen gözlemevleri gibi gözlemevleri tarafından tespit ediliyor. Yerçekimi dalgaları ilk kez 2015’te tespit edildi.

Ancak kütleçekimsel evreni anlamak için ufukta daha parlak bir gelecek var. ESA resmen kabul edildi Uzay tabanlı bir yerçekimsel dalga gözlemevi olan Lazer Girişimölçer Uzay Anteni (LISA), Ocak ayında, uzay aracının nihai fırlatılması ve çalıştırılmasının önünü açtı.

LISA’nın Avrupa Uzay Ajansı’ndaki baş proje bilimcisi Nora Luetzgendorf aynı açıklamada “Webb’in sonuçları bize, LISA tarafından tespit edilebilen daha hafif sistemlerin önceden varsayıldığından çok daha sık olması gerektiğini söylüyor” dedi. “Büyük ihtimalle modellerimizi bu kitle aralığındaki LISA oranlarına göre ayarlamamızı sağlayacak. Bu buzdağının sadece görünen kısmı.”

Birlikte ele alındığında, yeni nesil uzay teleskopları en eski kara delikleri ve aynı zamanda evrendeki sıklıklarını ortaya çıkarıyor. Kara deliklerin gizemlerinin kilidini açmak (nasıl büyüdükleri, çevrelerindeki bölgelerle nasıl etkileşime girip onları şekillendirdikleri) astrofizikçilerin evrenin en temel gizemlerinden bazılarını anlamalarına yardımcı olacak.

Daha: Kara Delikler Hakkında Bilmediğiniz 9 Şey

Galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik, Samanyolu’nun tartışmasız ağır siklet şampiyonudur, ancak yeni tespit edilen bir nesne, galaksimizde bilinen en büyük yıldız kara deliğinin tacını alır ve kütlesinin 33 katı kadar etkileyici bir ağırlığa sahiptir. güneşimiz.

Paris Gözlemevi’nden gökbilimci Pasquale Panuzzo liderliğindeki bir ekip, Samanyolu’nda şimdiye kadar tespit edilen en büyük yıldızsal kara deliği ortaya çıkardı. Gaia BH3, yalnızca 21 güneş kütlesi ağırlığına sahip önceki rekor sahibi Cygnus X-1’i gölgede bırakıyor. Bulgular: detaylı Bugün Astronomi ve Astrofizik dergisinde yayınlanan bir makalede.

Gaia BH3, Aquila takımyıldızında, Dünya’dan yaklaşık 2000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Ekip bunu, Avrupa Uzay Ajansı’nın 2013’ten bu yana faaliyet gösteren uzay tabanlı bir gözlemevi olan Gaia misyonundan elde edilen verileri incelerken keşfetti. Gaia’nın devam eden görevi, galaksimizin en ayrıntılı üç boyutlu haritasını oluşturmaktır. BH3’ün yörüngesindeki yıldız gökbilimciler tarafından zaten biliniyordu, ancak onun bir kara deliğin yoldaşı olması tam bir sürpriz oldu ve ortaya çıkan ağırlık daha da şaşırtıcı oldu.

“Sonuçları ilk gördüğümde verilerde bir sorun olduğuna ikna oldum. Buna inanamadım” dedi Panuzzo Gizmodo’ya. “Şimdi gerçekten bunu yaptığımı hissediyorum the hayatımın keşfi!”

Keşif, Avrupa Güney Gözlemevi’nin Şili’deki Çok Büyük Teleskobu’ndaki Ultraviyole ve Görsel Eşel Spektrografı (UVES), İspanya’daki Mercator Teleskobu’ndaki HERMES spektrografı ve SOPHIE dahil olmak üzere, yer tabanlı gözlemevleri ve gelişmiş araçlardan oluşan bir paket tarafından desteklendi. Fransa’da yüksek hassasiyetli spektrograf.

Gökbilimciler, yörüngenin boyutunu ve yıldızın kara deliğin etrafında dönmesi için gereken süreyi belirlemek için Gaia’nın hassas ölçümlerini kullandı. Daha sonra gezegenlerin ve yıldızların hareketlerini tanımlayan ilkeler olan Kepler yasalarını, kara deliğin kütlesini yörüngenin boyutundan ve periyodundan hesaplamak için uyguladılar. İki yöntem kullandılar: eşlik eden yıldızın gökyüzündeki konumlarını değiştiriyormuş gibi görünen hafif yalpalama hareketlerini izleyen astrometrik ölçümler ve yıldızın ona doğru veya uzaklaşan hızını ölçmek için Doppler etkisini kullanan spektroskopi. biz.

Yıldız kara delikleri, kendi yerçekimi altında çöken ve genellikle Güneşimizin kütlesinin yaklaşık 10 katı kadar kara delikler oluşturan devasa yıldızların kalıntılarıdır. Yeni araştırmaya göre, Gaia BH3’ün önemli kütlesi, onun yaşamı boyunca daha fazla kütleyi koruyan ve dolayısıyla ölümü üzerine daha büyük bir kara delik oluşturabilen, metal açısından fakir bir yıldızdan kaynaklandığını gösteriyor.

Buna karşılık, galaktik çekirdeğe park edilmiş süper kütleli kara delik Sagittarius A*, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 4 milyon katıyla çok daha büyüktür. Bu devler tek bir yıldızın çökmesinden oluşmuyor, muhtemelen daha küçük kara deliklerin birleşmesinden ve gaz ve yıldız malzemesinin milyonlarca yıl boyunca birikmesinden oluşuyor.

Panuzzo, yıldızsal kara deliğin “büyük bir yıldızın (muhtemelen Güneşimizden 40 ila 50 kat daha büyük bir yıldız) ömrünün sonunda yerçekimsel çöküşüyle ​​oluştuğunu” açıkladı. “Bu tür yıldızların ömrü Güneş’in 10 milyar yılına kıyasla birkaç milyon yıl gibi kısa bir ömre sahiptir ve bir süpernova ile hayatlarını arkalarında bir kara delik bırakarak sonlandırırlar. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerle karıştırmamak için onlara ‘yıldız’ kara delikler adını vermemizin nedeni budur.”

Panuzzo, galaksimizde daha da büyük yıldız kara deliklerinin var olmasının “oldukça muhtemel” olduğunu söyledi. Daha önce, LIGO-Virgo-KAGRA yerçekimi teleskopları uzak galaksilerde 80’den fazla güneş kütlesine sahip kara deliklerin birleştiğini tespit etti. Aslında, ağır yıldız kara delikleri daha önce de tespit edilmişti, ancak diğer galaksilerde ve alternatif tespit yöntemleri kullanılarak. Bu uzak kara delikler şu şekilde tanımlanır: yerçekimi dalgası astronomisiyıldız kara deliklerinin birleşmesinden kaynaklanan uzay-zamandaki dalgalanmaları gözlemliyor. Panuzzo’ya neden çok çok uzak galaksilerde devasa yıldız kara delikleri bulabildiğimizi ama kendi galaksimizde yakın zamanda tespit edebildiğimizi sordum.

“İki nedeni var” dedi. “İlki, LIGO-Virgo-KAGRA yerçekimsel teleskoplarının milyarlarca galaksiyi araştırarak çok uzaktaki kara delik birleşmelerini tespit edebilmesidir. İkincisi, bu kara deliklerin düşük metalikliğe sahip büyük kütleli yıldızlar, yani neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluşan ve diğer elementlerin yalnızca izlerini taşıyan yıldızlar tarafından üretildiğidir. Panuzzo’ya göre “Bu yıldızlar galaksimizde yalnızca başlangıç ​​aşamasında mevcuttu, dolayısıyla galaksimizde yeni büyük kara deliklerin oluşumunu artık göremiyoruz.”

Çalışmada kullanılan veriler başlangıçta 2025 yılı sonunda yayınlanması beklenen bir sonraki Gaia verisi için planlanmıştı. Ancak keşfin önemi nedeniyle ekip bulguları erken yayınlamayı tercih etti. Panuzzo, “Bu keşfin yıldız evrimi modelleri ve kütleçekimsel dalgalar alanı için pek çok anlamı var” diye açıkladı. “Bu olağanüstü keşfin bir sonraki sürümü bekleyerek iki yıl boyunca topluluktan gizli tutulamayacağı değerlendirildi.” Dahası, bunu şimdi açıklayarak bilim camiasının takip gözlemlerini daha erken gerçekleştirebileceğini de sözlerine ekledi.

Bu amaçla, ESO’nun Çok Büyük Teleskop Girişim Ölçerindeki GRAVITY aygıtıyla yapılacak gelecekteki gözlemler, bu kara deliğin çevresinden madde çekip çekmediğini belirlemeyi amaçlayacak ve onun doğası ve davranışı hakkında daha derin bilgiler sunacak.

Daha: Uzay Zamandaki Dalgalar, Bir Yıldızın Cesedi ile Çarpışan Gizemli Nesneyi Ortaya Çıkarıyor.