Cardiff Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, çarpışan iki kara deliğin yörüngelerinde alışılmadık bir bükülme hareketi belirlemişler. Tespit edilen bu hareket, Einstein’ın kütleçekim teorisiyle de tahmin edilen egzotik bir örnek.
Nature bülteninde yayımlanan ve Profesör Mark Hannam, Dr. Charlie Hoy ile Dr. Jonathan Thompson öncülüğünde yürütülen çalışmada, yalpalama şeklinde de bilinen bu etkinin kara deliklerde ilk defa görüldüğü ve bükülme hareketinin önceki gözlemlere göre 10 milyar kat hızlı gerçekleştiği aktarılıyor.
Çalışmada incelenen ikili kara delik sistemi, 2020’nin başlarında Gelişmiş LIGO ve Virgo dedektörlerinde kütleçekim dalgalarıyla bulunmuştu. Kara deliklerden Güneş’imizin 40 katı ağırlıkta olanı, muhtemelen kütleçekim dalgalarıyla bulunmuş en hızlı dönen kara delik. Ayrıca önceki tüm gözlemlerden farklı olarak hızla dönen bu kara delik uzay ve zamanı o kadar bozmuş ki, ikilinin bütün yörüngesi ileri geri yalpalamaya başlamış.
Bu yalpalama formu, Einstein’ın genel görelilik kuramına özgü. Yeni elde edilen sonuçlar, söz konusu yalpalamanın gözlemleyebildiğimiz en olağanüstü fiziksel olay olan iki kara deliğin çarpışmasında da yaşandığını gösteriyor.
Cardiff Üniversitesi Kütleçekim Araştırmaları Enstitüsünde çalışan Profesör Mark Hannam, “Hep ikili kara deliklerin bunu yapabileceğini düşünmüştük” diyor. “Kütleçekim dalgaları ilk tespit edildiğinden beri böyle bir örnek belirleyeceğimizi ümit ediyorduk. Beş yıl boyunca, 80’den fazla ayrı tespitin yapılmasını beklememiz gerekti. Nihayet bir örneğimiz var.”
Yalpalamanın Dünya’daki örneği olarak, bir topacın dönerken birkaç saniyede bir sallanması (yalpalaması) verilebilir. Fakat genel görelilikteki yalpalama genelde o kadar zayıf bir etki ki, fark edilemiyor. Daha önce ikili atarcalar şeklinde adlandırılan ve birbirinin etrafında dönen nötron yıldızlarından ölçülen en hızlı örnekte, yörüngenin yalpalaması 75 yıldan uzun sürmüş. Yeni çalışmada GW200129 olarak bilinen kara delik ikilisi, her saniye birkaç kez yalpalıyor. Bu etki, önceki ölçümden 10 milyar kat daha güçlü.
Cardiff Üniversitesinde çalışan Dr. Jonathan Thompson şöyle açıklıyor: “Etkiyi belirlemek çok zor. Kütleçekim dalgaları son derece zayıf ve bunları tespit etmek için tarihteki en hassas ölçüm aygıtı gerekiyor. Yalpalama ise halihazırda zayıf bir sinyalin içerisine gömülmüş çok daha zayıf bir etki. Dolayısıyla bunu ortaya çıkarmak için dikkatli bir analiz yürütmemiz gerekiyordu.”
Einstein, kütleçekim dalgalarını 1916 yılında tahmin etmişti. Dalgalar ilk olarak 2015 yılında Gelişmiş LIGO cihazlarıyla iki kara deliğin birleşmesiyle doğrudan ölçülmüştü. Çığır açan bu keşif, 2017 Nobel Ödülü’nü getirmişti. Kütleçekim dalgası gökbilimi; ABD, Avrupa ve Japonya’da işletilen Gelişmiş LIGO, Virgo ve KAGRA dedektörleriyle beraber bilimin artık en heyecanlı alanlarından birisi haline geldi. Şimdiye kadar, hepsi de birleşen kara delikler veya nötron yıldızlarından gelen 80’i aşkın tespit yapıldı.
Portsmouth Üniversitesinde çalışan ve araştırma esnasında Cardiff Üniversitesinde araştırmacı görevini yürüten Dr. Charlie Hoy, “Şimdiye kadar kütleçekim dalgalarıyla bulduğumuz çoğu kara delik oldukça yavaş dönüyordu” diyor. “İkilinin büyük olanı, ki Güneş’imizden 40 kat daha ağır; neredeyse fiziksel bakımdan mümkün olabilecek kadar hızlı dönüyor. İkililerin oluşma şekliyle ilgili mevcut modellerimiz, bunun son derece nadir olduğunu ve belki de binde bir görülebilecek bir olay olduğunu gösteriyor. Belki de modellerimizin değişmesi gerektiğini gösteriyordur.”
Bu uluslararası kütleçekim dalga dedektörleri ağı şu an geliştirilirken, evrende yapacağı bir sonraki aramaya 2023 yılında başlayacak. Muhtemelen daha yüzlerce çarpışan kara delik bulunacak ve GW200129’un nadir bir istisna mı olduğu veya evrenin zannettiğimizden çok daha tuhaf olduğunu gösteren bir işaret mi olduğu görülecek.
Kaynak: Cardiff Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
