En hafif karadelik birleşmesi tespit edildi

Uzayın karanlık derinliklerinde gökbilimcilerin anlamaya çabaladığı bir grup canavar bulunuyor. Bu canavar karadelik çiftleri, birbirleriyle çarpışarak zamanla daha büyük karadelikler oluşturuyorlar ve her biri güneşin yaklaşık beş ila on katı kadar büyüklükteler. Lazer İnterferometre Yerçekimsel Dalga Gözlemevi’nde (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory / LIGO) çalışan bilim insanları, geçtiğimiz yazın başlarında bu karadelik birleşmelerinin birinden yerçekimsel bir dalga sinyali yayıldığını tespit ettiklerini duyurdular: 2015 yılından bu yana LIGO’nun tespit ettiği en hafif karadelikler listesinde beşinci sırada.

Northwestern Üniversitesi’nde doktora öğrencisi ve LIGO’nun bir çalışanı olan Eve Chase, verdiği demeçte “Karadelikleri gerçekten de yeni ve benzeri görülmemiş bir biçimde anlamaya başladık,” diyor.

DALGALAR YARATMAK

LIGO, yerçekimi dalgalarını veya titreşimleri uzayın içinde saptamak üzere tasarlandı. Albert Einstein, yıldızlar ve gezegenler gibi devasa cisimlerin bir örtü üzerinde duran bowling topu gibi çukur bir alan oluşturduğunu öne sürmüştü. (Teorisiyle, zamanın temel olarak uzayla birleşik olduğunu ortaya koydu ve bu sebeple evrensel dokuya “uzay-zaman” adını verdi.) Yerçekimsel dalgalar, büyük nesnelerin uzay-zaman dokusunda hızlı biçimde hareket ettikleri durumda açığa çıkıyor.

LIGO, 14 Eylül 2015 günü, Einstein’ın bu konudaki teorisini açıklamasından 100 yıl sonra, ilk kez yerçekimi dalgalarının doğrudan kanıtlarına ulaştı. (Tespit Şubat 2016’da duyuruldu.) Uzay-zamandaki dalgalanmalar, birbirlerine dolaşık haldeki iki karadelikten yayılıyordu ve sonunda çarpışıncaya kadar ağır ağır birbirlerine yaklaştılar. LIGO tarafından saptanan karadelik birleşme olaylarından beşinde, kendi yıldızımız olan güneşin 5 il 100 katı kadar kütlelere sahip olan yıldız-kütleli kara delikler gözlemlendi.

Chase “Her biri kendi garip özelliklerine sahip beş farklı karadelikten oluşan küçük bir karadelik ailesi tespit ettik,” diyor. “Her tespit diğerinden az da olsa farklı; bazıları çok gürültülü, bazıları çok uzak, bazıları hafif kütleli, bazıları benzer kütlelere sahip olan karadelikler söz konusu.”

Araştırmacılar LIGO’nun 2015 yılındaki bulgulara ulaşmasından önce, kara deliğin etrafında dönen bir yıldızdan ya da bir toz halkasından gelen ışığı aramak yoluyla, yıldız-kütleli karadelikleri dolaylı olarak gözlemleyebildiler. X ışınları aracılığıyla yıldız-kütleli karadeliklerin tipik olarak 10 ila 20 güneş kütlesine sahip oldukları saptandı; öte yandan, LIGO tarafından tespit edilen karadeliklerin bir kısmı çok daha büyüktü (ve bu durum bilim insanları açısından biraz şaşırtıcı oldu.)

Ancak geçtiğimiz hafta LIGO, 8 Haziran’da gözlemevinin henüz tespit etmemiş olduğu en hafif karadeliklerin bir kısmının dahil olduğu, güneşin kütlesinin 7 ilâ 12 katında olan bir karadelik birleşmesi saptandığını duyurdu. Birleşme sonunda, birleşim esnasında bir miktar kütlesi kaybolan ve güneşin 18 katı büyüklükte bir karadelik oluştu ve Chase’e göre bunun LIGO tarafından tespit edilen en hafif birleşik kütleli karadelik olma ihtimali gayet yüksek. Araştırma ekibi tarafından 26 Aralık 2015 günü kayıtlara geçilen birleşme, oldukça benzer kütlelere sahip kara delikler tarafından gerçekleştirildi.

'ESAS MESELE KÜTLE'

8 Haziran’daki bulguları inceleyen ekibin lideri olan Chase, verdiği demeçte, “Bu olaydaki asıl mesele kütledir,” diyor. “8 Haziran gözlemi, önceden X ışını gözlemleriyle saptanan kara deliklerle benzer kütlelere sahip ve X ışını gözlemleriyle saptanan kara delikleri, yerçekimsel dalga kayıtlarında tespit edilenlerle karşılaştırmamıza yardım ediyor. Bu ise, iki ayrı karadelik grubu arasında bir bağlantı kurmamızı sağlıyor.”

Chase, LIGO’nun karadelikleri süratle keşfettiğini söylüyor ve yakında, ortak çalışmanın ilk saptamalarından önce ışık temelli gözlemlerden mümkün olduğu kadar çok bulacaklarını belirtiyor. LIGO’nun bu araştırmada bir de partneri var: İtalya’da bulunan Virgo (Başak) Yerçekimi Dalga Gözlemevi ağustos ayında faaliyete başladı ve gözlemevleri, aynı ay içerisinde iki ortak sinyal tespit etti: 14 Ağustos günü bir karadelik birleşmesi ve 17 Ağustos’ta ilk kez bir ikili nötron yıldızı birleşmesi gözlemlediler.

Chase, “Bu tür ikili karadelikleri içeren bir liste oluşturmak konusunda henüz başlangıç ​​aşamasındayız,” diyor.

Chase, “Bu ikili yıldız sistemleri tek başına ya da başka yıldızlarla birlikte hareketli yoğun kümeler içindeyken, adeta yıldız yaşamının Times Meydanı’nı oluşturabilirler,” diye ekliyor. “Kalabalık bir ortam içerisinde oluşan yıldızlar, izole durumda oluşan yıldızlardan çok daha hareketlidir ve sistemlerinin yörünge ve eğrileri üzerinde kalıcı etkiler yaratırlar. LIGO ve Başak gözlemevleri tarafından yüzlerle ifade edilen miktarda ikili karadelik tespit edildikten sonra, tek başına oluşan karadeliklerin kalabalık ortamlarda oluşanlara oranını saptamak da mümkün olabilir.”

LIGO bilim insanları, kısmen, vahşi doğada ender rastlanan türleri araştıran zoologları andırıyor; görevleri, öncelikle bireylerin ve sonrasında tüm nüfusun özelliklerini tespit etmeye çalışmak.

Chase, “Sadece beş bulguyla herhangi bir kesin sonuca ulaşamayız; ancak ikili karadeliklerin nasıl oluştuğunu keşfedebilmek amacıyla araştırmalarımızı sürdürüyoruz,” diye ekliyor.

Diğer yandan, gökbilimcilerin bu ikili yıldız-kütleli karadeliklerin kaç tanesinin galakside saklandıklarını anlayabilmek amacıyla, bugüne dek elde edilen verileri kullanacaklarını söylüyor. Her yeni bulgu, bu tahminlerin daha da isabetli bir hale gelmesine yardım edecek.

LIGO, yerçekimi dalgaların gözlemlenebileceği gökyüzü araştırma alanını büyüterek, hassaslığını artıracak bir bakımdan geçiyor. 2018 sonbaharında tekrar gözlemlere başlayacak.

Yazının aslı Space.com sitesinde yayınlanmıştır.  (Çeviren: Tarkan Tufan)