Mega Bir Kara Delik Çarpışması ve Sonrası: Yerçekimi Dalgaları ve Uzun Süredir Aranan ‘Çınlama’

Gözlemlenen en geniş kara delik birleşmesi, Güneş’in kütlesinin 150 katına sahip gibi görünen bir kara deliği ortaya çıkarmış gibi görünerek belirli kurulmuş teorilere meydan okuyor. Şimdi, araştırmacılar, sonucunda oluşan kara deliğin küresel bir form kazanırken ürettiği uzun aranan titreşimlerin ilk kez kanıtlarını bulmuş olduklarını iddia ediyorlar.

Bu bulgular, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisine – hem kara delikler hem de yerçekimi dalgaları hakkında karmaşık tahminler sunan yerçekimi teorisi – yeni ve sıkı bir değerlendirme getiriyor. Bu konuda yorum yapan California Üniversitesi, Santa Barbara’da teorik fizikçi olan Steven Giddings, mevcut keşfin fizik alanında bilinmeyen bir bölgeye girişi temsil ettiğini belirtiyor.

Badri Krishnan bir fizikçi ve çalışmanın yazarlarından biri, bu tür bir analize kariyerinin erken dönemlerinde teorik bir kavram olarak dahil olduğunu ortaya koyuyor. O dönemdeki çabalarını düşündüğünde, böylesi bir ölçümü yaşamak karşısında şaşkınlığını ifade ediyor. Krishnan, şu anda Hollanda’daki Radboud Üniversitesi’nde görev yapmakta ve başarının beklenmedik doğasını vurguluyor. Çalışmanın sonuçları yakın zamanda Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

2015 yılında yerçekimi dalgaları astronomisinin ortaya çıkmasının ardından, birleşen kara deliklerin tanımlanması rutin bir olaya dönüştü. Washington ve Louisiana’da bulunan Laser İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi’nin (LIGO) çift dedektörü, bu birleşmeleri şu anda haftada bir kezden fazla bir ortalama hızda tespit etmektedir.

Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi (LIGO) ve İtalya’daki Virgo gözlemevi tarafından elde edilen veriler genellikle, iki büyük nesnenin spiral ve birleşme sürecinden kaynaklanan yerçekimi dalga imzalarını sergiler. Birleşmeye kadar olan yörüngelerinin frekansından türetilen bu bilgi, bireysel nesnelerin kütlelerini ve ortaya çıkan tek bir kara deliği ortaya çıkarır. Genellikle, daha büyük nesneler daha uzun birleşme yörüngelerine sahiptir, bu da daha düşük frekansta yerçekimi dalgalarına neden olur.

Birçok kaydedilen olay arasında, 21 Mayıs 2019 keşif tarihi ile tanımlanan GW190521 olayı, olağanüstü düşük birleşme frekansı nedeniyle dikkat çekti. LIGO ve Virgo’nun duyarlık aralığına sadece son iki yörüngesinde girdi.

LIGO-Virgo işbirliğinden bağımsız olarak araştırma yapan bilim insanları, bu olayın yerçekimi dalgalarının sadece birleşme öncesi bilgileri taşıyıp taşımadığını değil, aynı zamanda anında sonrasındaki ayrıntıları da taşıyıp taşımadığını araştırmaya karar verdiler. İki kara delik birleştiğinde ortaya çıkan kara delik simetrik olmayan bir şekil alır. Ancak kara delikler, yuvarlak (veya hızlı dönme durumunda sferoidal) bir forma geçtiklerinde ancak istikrarlı hale gelir. Millisaniyeler içinde en düşük enerjiye sahip simetrik şekile geçerler.

Badri Krishnan’a göre, bir çanın şekline bağlı olarak belirli frekansları yaydığı gibi, istikrarlı hale gelen kara delik de ‘Ringdown’ sürecine girer ve kütlesine ve dönüşüne bağlı olarak belirlenen frekansta yerçekimi dalgaları yayar. Ringdown frekanslarının ölçümü, spiralli frekans analiziyle karşılaştırıldığında kara deliğin özelliklerini tahmin etmek için alternatif bir yaklaşım sunar.

Krishnan ve meslektaşları, GW190521 olayına ait verileri ringdown fenomeninin belirtilerini aramak için tekrar inceledi. Bulgularında oluşan kara deliğin Güneş’in kütlesinin yaklaşık 250 katı olduğunu gösteren iki farklı ringdown frekansı belirlediler – bu, LIGO-Virgo ekibi tarafından yapılan orijinal analizden önemli ölçüde daha ağır bir kütle aralığıdır.

Kaynaklar

1. ^JOURNAL Castelvecchi, D. (2023). Gravitational waves from mega black-hole collision reveal long-sought ‘ringing.’ Nature. [Nature]
2. ^JOURNAL Capano, C. D., Cabero, M., Westerweck, J., Abedi, J., Kastha, S., Nitz, A., Wang, Y., Nielsen, A. B., & Krishnan, B. (2023). Multimode Quasinormal Spectrum from a Perturbed Black Hole. Physical Review Letters, 131(22). [Physical Review Letters]
3. ^JOURNAL Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aich, A., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akçay, S., Allen, G., . . . Zweizig, J. (2020). GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150  M⊙. Physical Review Letters, 125(10). [Physical Review Letters]
4. ^JOURNAL Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aich, A., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P., Akçay, S., Allen, G., . . . Zweizig, J. (2020b). Properties and astrophysical implications of the 150 M ⊙ Binary Black Hole Merger GW190521. The Astrophysical Journal, 900(1), L13. [The Astrophysical Journal]

Bu sayfadan alıntı yapın: