(Uluslararası araştırmacılar ekibi kara deliklerin ve potansiyel olarak karanlık maddenin esrarengiz doğasına yeni bakış açılar kazandıran bir keşifte, uzay ve zamanda dağılan yerçekimsel dalgaları üçüncü kez tespit etti.)

     LIGO (The Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory - Lazer Interferometre Yer çekimsel dalga Gözlemevi) uzay ve zamanda dağılan yerçekimsel dalgaları üçüncü kez tespit ederek, astronomide yeni bir çığır açtı. İlk iki algılama olayında olduğu gibi, iki karadeliğin çarpışarak daha büyük bir karadelik oluşturması sırasında ortaya çıktı.

     Birleşmenin oluşturduğu yeni karadelik, güneşimizin yaklaşık 49 katı kadar bir kütleye sahiptir. Bu, daha önce LIGO tarafından tespit edilmiş olan üçüncü karadelik, ilki 62 güneş kütlesi ve ikincisi 21 güneş kütlesinde olan karadeliklerin arasında bir kütleye sahip.

     MIT'den LIGO bilim ekibi sözcüsü David Shoemaker “20 güneş kütlesinden daha büyük yıldız-kütleli kara deliklerin varlığının daha fazla teyidi var-bunlar LIGO tarafından tespit edilmeden önce var olduğunu bilmediğimiz nesneler,”dedi. LIGO bilim ekibi Avrupa merkezli VİRGO nun İşbirliği ile birlikte araştırma yapan 1.000'den fazla uluslararası bilim adamından oluşan bir bünyedir. “İnsanın, milyarlarca yıl önce ve milyarlarca ışıkyılı uzakta gerçekleşen garip ve zihnimizin sınırlarını zorlayan olaylar için bir hikâyeyi bir araya getirerek test edebilmesi dikkate değer bir durumdur. Tüm LIGO ve VİRGO bilim ekipleri bu parçaları bir araya getirmek için çalıştı.”

     Yeni tespit, 30 Kasım 2016'da başlayan LIGO gözlem çalışması sırasında gerçekleşti ve yaz boyunca devam edecek. LIGO, dünya çapında üyelerle uluslararası bir işbirliği içerisindedir. Gözlemleri ikiz dedektörler tarafından (bir tanesi Washington Hanford'ta ve diğeri Louisiana Livingston'da olan dedektörler) yapıldı, (çalışma Caltech, MIT ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilerek yürütülüyor).

     LIGO, Gelişmiş LIGO adlı bir programda büyük gelişmeler yaptıktan sonra, ilk gözlem çalışması sırasında, yerçekimsel dalgaların ilk tespitini Eylül 2015'te yaptı. İkinci tespit Aralık 2015'te yapıldı. GW170104 olarak adlandırılan ve 4 Ocak 2017'de yapılan üçüncü tespit, Physical Review Letters dergisinde yayınlanması kabul edilen yeni bir raporda açıklandı.

     Üç gözlemde de, LIGO'nun ikiz dedektörlerinin her biri, kara delik çiftlerinin muazzam düzeyde enerjik birleşmelerinden kaynaklanan yerçekimi dalgaları tespit etti. Bunlar, herhangi bir zamanda evrendeki tüm yıldızlar ve galaksiler tarafından ışık olarak yaylanandan daha fazla güç üreten çarpışmalardır. Son bulgulara göre, kara deliklerin yaklaşık 3 milyar ışıkyılı uzaklıkta olmasına rağmen daha uzak görünmektedirler. (Birinci ve ikinci algılamalardaki kara delikler sırasıyla 1,3 ve 1,4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunuyorlar.)

     En son gözlem, aynı zamanda kara deliklerin dönme yönleri hakkında da ipucu sağlıyor. Karadelik çiftleri birbirlerinin etrafında aynı buz patenci çiftleri gibi sarmal bir şekilde dönerler. Bazen karadelik çiftleri hareket ederken, (astronomların hizalı döndürmeler olarak gördükleri şey) bazen aynı yörünge yönünde dönerlerken bazen de yörünge hareketin tersi yönünde dönerler. Dahası, karadelikler, yörünge düzleminden uzakta eğilebilir.

     Yeni LIGO verileri yakınlarda gözlemlenen karadeliklerin eğik olup olmadığını belirleyemiyor ancak kara deliklerden en az birinin genel yörünge hareketine kıyasla hizalanmamış olabileceğini ima ediyorlar. İkili karadeliklerin spinleri hakkında kesin bir şey söylemek için LIGO ile daha fazla gözlem yapılması gerekiyor, ancak bu erken veriler bu çiftlerin nasıl oluştuğu konusunda ipucu sunuyor.

(Bu resim, ikili karadelik birleşmesinin sayısal bir simülasyonunu ve GW170104 olarak adlandırılan üçüncü ve en yeni LIGO gözlemiyle tutarlı spinleri göstermektedir. Yerçekimsel dalganın kuvveti, renklerle ifade edilmiştir, güçlü alanlar sarı renkle, zayıf alanlarda mavi renkle gösterilmiştir.)

     Penn State ve Cardiff Üniversitesi'nden Bangalore Sathyaprakash, “Bu karadeliklerin ilk kez hizalandığına dair kanıtlarımızın olduğu ve bize yoğun yıldız kümelerinde ikili kara deliklerin oluşabileceğine dair küçük bir ipucu vermektedir,” dedi.

     Karadeliklerin ikili çiftlerinin nasıl oluşabileceğini açıklayan iki temel model vardır. Birinci model, kara deliklerin birlikte doğduğunu önermektedir: yıldız kümelerindeki yıldız çiftleri patlayıp hizalanarak karadelik çiftlerini oluşturur.

     Diğer modelde, kalabalık yıldız kümelerinde karadelikler ömürlerinin ilerleyen zamanlarında bir araya gelir. Karadelikler, bir yıldız kümesinin merkezine geldikleri zaman eşleşirler. Bu senaryoda, karadelikler yörüngesel hareketlerine göre herhangi bir yönde dönebilirler. LIGO, GW170104 karadeliklerinin hizalanmadığına dair veriler elde ettiğinden, yoğun yıldız kümesi teorisinin kabul görmesi daha güçlüdür.

     Bu çalışma ayrıca bir kez daha Albert Einstein'ın teorisini test etme imkânı buldu. Örneğin, araştırmacılar, cam gibi fiziksel bir ortamdaki ışık dalgalarının, dalga boylarına bağlı olarak farklı hızlarda ilerlediğinde ortaya çıkan dağılma denilen bir efektini aradı; Bir prizmanın gökkuşağı yaratması böyle olur. Einstein'ın genel görelilik teorisinde, kaynaktan Dünya'ya yayılırken yerçekimsel dalgalarda dağılmayı yasaklar. LIGO bu etki için kanıt bulamadı.

     LIGO-VİRGO bilim ekibi, kozmosun en uzak bölgelerinden uzay-zaman dalgalanmaları bulguları için en yeni LIGO verilerini aramaya devam edecek. Ayrıca, dedektörlerin duyarlılığının geliştirileceği 2018 sonlarında başlaması planlanan LIGO'nun bir sonraki faaliyeti için teknik güncellemeler üzerinde çalışılmaktadır.

     LIGO Laboratuvarının yürütme direktörü David Reitze, "İki kara deliğin çarpışmasıyla meydana gelen yerçekimsel dalgalarının üçüncü onaylanmış algılanışı ile LIGO, kendisini evrenin karanlık yüzünü ortaya çıkarmak için kullanılacak olan güçlü bir gözlemevidir" diyor. "LIGO, bu tür olayları gözlemlemek için benzersiz bir uyum içindeyken, iki nötron yıldızının şiddetli çarpışması gibi yakında astrofizik olayların diğer türlerini de görmeyi umuyoruz "dedi.

Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

More information: Physical Review Letters (2017). DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.221101

Referans Derği:Physical Review Letters

Yayınlama tarihi: 06.06.2017