Ligo-Virgo-Kagra (LVK) işbirliği, LIGO gözlemevlerini kullanarak yerçekimi dalgalarıyla gözlemlenen en büyük kara deliklerin birleşmesini tespit etti. Güçlü birleşme, güneşimizin kütlesinin yaklaşık 225 katı son kara delik üretti. GW231123 olarak adlandırılan sinyal, 23 Kasım 2023’te LVK ağının dördüncü gözlem çalışması sırasında tespit edildi.
Lazer interferometre yerçekimi-dalga gözlemevi olan Ligo, 2015 yılında yerçekimi dalgalarının ilk doğrudan tespitini, uzay zamanında dalgalanmaları yaparken tarih yazdı. Bu durumda, dalgalar bir kara delik birleşmesinden kaynaklandı ve bu da güneşimizin kütlesinin 62 katı son bir kara deliğe neden oldu. Sinyal, biri Livingston, Louisiana’da, diğeri Hanford, Washington’da bulunan Ligo’nun ikiz detektörleri tarafından ortaklaşa tespit edildi.
O zamandan beri, LIGO ekibi LVK işbirliğini oluşturmak için Japonya’daki İtalya’daki Başak Dedektörü ve Kagra’da (Kamioka Gravitational Wave Detektörü) ortaklarla birlikte çalıştı. Bu dedektörler, dördüncü koşularında 200’den fazla kara delik birleşmesini toplu olarak ve 2015’teki ilk çalışmanın başlangıcından bu yana toplamda yaklaşık 300’ü gözlemlediler.
Şimdiye kadar, 2021’de GW190521 adı verilen bir olayla üretilen en büyük kara delik birleşmesi, güneşin toplam 140 katı oldu.
Daha yeni GW231123 etkinliğinde, 225-solar kütleli kara delik, güneşin kütlesinin yaklaşık 100 ve 140 katı kara deliklerin birleşmesi ile yaratıldı.
Yüksek kütlelerine ek olarak, kara delikler de hızla dönüyor.
Cardiff Üniversitesi’nden Mark Hannam ve LVK işbirliğinin bir üyesi, “Bu, yerçekimi dalgalarıyla gözlemlediğimiz en büyük kara delik ikili ve kara delik oluşumu anlayışımıza gerçek bir meydan okuma sunuyor” diyor.
“Bu büyük kara delikler standart yıldız evrim modelleri ile yasaktır. Bir olasılık, bu ikilideki iki kara deliğin daha küçük kara deliklerin daha önceki birleşmesinden oluşmasıdır.”
Caltech’teki Ligo genel müdürü Dave Reitze, “Bu gözlem, yerçekimi dalgalarının evrendeki kara deliklerin temel ve egzotik doğasını nasıl benzersiz bir şekilde ortaya koyduğunu bir kez daha gösteriyor.”
Rekor kıran bir sistem
GW231123’teki kara deliklerin yüksek kütle ve son derece hızlı dönmesi, hem yerçekimi dalgası algılama teknolojisinin hem de mevcut teorik modellerin sınırlarını zorluyor. Sinyalden doğru bilgilerin çıkarılması, yüksek eğimli kara deliklerin karmaşık dinamiklerini açıklayan modellerin kullanılmasını gerektiriyordu.
Portsmouth Üniversitesi’nden Charlie Hoy ve LVK üyesi, “Kara delikler çok hızlı bir şekilde dönüyor gibi görünüyor – Einstein’ın genel görelilik teorisinin izin verdiği sınırın yanı sıra,” diye açıklıyor. “Bu, sinyalin modellenmesini ve yorumlanmasını zorlaştırıyor. Teorik araçlarımızın gelişimini ilerletmek için mükemmel bir vaka çalışması.”
Araştırmacılar analizlerini geliştirmeye ve bu tür aşırı olayları yorumlamak için kullanılan modelleri geliştirmeye devam ediyorlar. Birmingham Üniversitesi’nden Gregorio Carullo ve LVK üyesi, “Topluluğun bu karmaşık sinyal modelini ve tüm sonuçlarını tamamen çözmesi yıllar alacak” diyor. Diyerek şöyle devam etti: “Bir kara delik birleşmesi kalan en olası açıklamaya rağmen, daha karmaşık senaryolar beklenmedik özelliklerini deşifre etmenin anahtarı olabilir. Heyecan verici zamanlar!”
Yerçekimi dalgası astronomisinin sınırlarını araştırıyor
LIGO, Başak ve Kagra gibi yerçekimi dalga dedektörleri, şiddetli kozmik olayların neden olduğu uzay-zamandaki küçük bozulmaları ölçmek için tasarlanmıştır. Dördüncü gözlem koşusu Mayıs 2023’te başladı ve koşunun ilk yarısından (Ocak 2024’e kadar) ek gözlemler yaz aylarında yayınlanacak.
Caltech ve LVK üyesi doktora sonrası araştırmacı Sophie Bini, “Bu etkinlik enstrümantasyonumuzu ve veri analizi yeteneklerimizi şu anda mümkün olanın kenarına itiyor.” Diyor. Diyerek şöyle devam etti: “Bu, yerçekimi dalgası astronomisinden ne kadar öğrenebileceğimizin güçlü bir örneği ve daha ne kadar ortaya çıkacak.”
GW231123, 24. Uluslararası Genel Görelilik ve Yerçekimi Konferansı’nda (GR24) ve 16. Edoardo Amaldi Yerçekimi Dalgaları Konferansı’nda, 14-18 Temmuz, 2025 Temmuz, 2025 Temmuz’da Glasgow, İskoçya, İngiltere’de ortaklaşa düzenlenecek. Bilim Merkezi (GWOSC).
