Santiago de Compostela Üniversitesi’nden (İspanya) Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) tarafından yönetilen bir araştırmacı ekibi, ilk kez ikisinin birleşmesinden oluşan yeni doğmuş bir kara deliğin geri tepmesinin hızını ve yönünü ölçtü. Sonuç, bugün dergide yayınlandı Doğa Astronomievrendeki en aşırı olaylardan bazılarına yeni bakışlar sunar.
Yerçekimi dalgaları (GW’ler), uzay -zaman kumaşındaki, kaynaklarından ışık hızında uzaklaşarak, onlar hakkında bilgi kodlayan dalgalanmalardır. Süpernova veya nötron yıldızı birleşmeleri gibi ışığı yaymayan-kara delik birleşmeleri gibi-yayılmayan astrofizik fenomenleri gözlemlememizi sağlayan tamamen yeni bir bilgi kanalı sağlarlar.
Einstein 1916’da GWS’nin varlığını tahmin ederken, onları tespit etmek inanılmaz derecede hassas dedektörler ve siyah delikli birleşmeler, süpernova veya Big Bang’in kendisi gibi son derece şiddetli astrofizik olaylar gerektirir.
Bu nedenle, GWS’yi ilk kez tespit etmek bir yüzyıl sürdü, Eylül 2015’te Hanford (Washington) ve Livingston (Louisiana) ‘da yer alan gelişmiş ligo dedektörleri, güneşin kütlesinin yaklaşık 30 katı iki kariyerin birleşmesiyle yayılan GW150914 sinyali kaydedildi. O zamandan beri, bu tür 300 olay kaydedildi, bu da evrenimizdeki kara deliklerin popülasyonunu keşfetmemize ve en şiddetli rejimde yerçekimini test etmemize izin verdi.
Kara delik birleşmelerinin en dramatik sonuçları arasında kara delik geri tepmesi var. İki kara delik birleştiğinde, ortaya çıkan tek kara delik, yerçekimi dalgalarını farklı yönlerde düzensiz bir şekilde yayar. Bu dengesizlik, kalıntının “tekmelemesine” neden olur – bazen saniyede binlerce kilometre hızlarda, ev sahibi galaksisinden kaçacak kadar hızlı.
Şimdi, GWS’nin ilk keşfinden sonra, Santiago de Compostela Üniversitesi, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi ve Hong Kong Üniversitesi’nden küçük bir araştırmacı ekibi, GW190412 olayında oluşan iki kara deliğin ortaya çıkması sırasında ortaya çıkan geri tepen kara deliğin hem hız hem de yönünü ilk kez ölçtü. Üçüncü gözlem süresi.
Siyah delikli bir geri tepme ölçmek
Farklı yönlerde yayılan yerçekimi dalgaları çok farklı görünüyor, bu da kaynağın etrafında tam olarak nerede olduğumuzu anlamamızı sağlıyor. Bu nedenle, sinyaller, geri tepmeye göre gözlemcinin konumuna bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir, bu da kaynak ve toprak tarafından tanımlananlara göre yönünü bilmemizi sağlar. Buna ek olarak, GR bize kaynağın kütlelerinin ve dönüşlerinin ölçümleri göz önüne alındığında geri tepmenin hızını anlatıyor. Bununla geri tepmeyi tamamen karakterize edebiliriz.
Prof. Juan Calderon-Bustillo, Igfae araştırmacısı ve önde gelen yazar bunu bir müzik benzetmesi ile açıklıyor: “Siyah delik birleşmeleri, farklı sinyallerin bir kombinasyonu ile tutarlı bir orkestra müziği gibi anlaşılabilir. Ancak, bu orkestra etrafında farklı pozisyonlarda bulunurlar, farklı konumlarda bulunurlar, tam olarak farklı komisyonlarda bulunurlar. BT.”
Ekip, GW190412’nin kalıntısının geri tepmesinin, kara deliği küresel bir kümeden çıkarmak için yeterince 50 km/s’yi aştığı ve Dünya’ya göre geri tepme yönünü, sistemin yörünge açısal momentumunu ve ikili ayrım çizgisini Tasaver’den birkaç saniye önce belirlediği sonucuna vardı.
Calderon-Bustillo, “Bu yöntemle 2018’de çıktık. Mevcut dedektörlerimizi kullanarak, Lisa gibi diğer yöntemlerin on yıldan fazla bir süredir dedektör gerektirdiği bir zamanda tekme ölçümlerini sağlayacağını gösterdik.” Diyor.
“Ne yazık ki, o zamana kadar Advanced Ligo ve Başak, bir tekme ölçümü sağlayabilecek ‘çeşitli enstrümanlardan müzik’ ile bir sinyal tespit etmemişlerdi. Ancak, bu tür bir tespitin yakında olması gerektiğinden emindik. GW190412’yi sadece bir yıl sonra tespit etmek son derece heyecan vericiydi, vuruşun muhtemelen ölçülebileceği ve aslında bunu yapması son derece heyecan vericiydi.”
Penn Eyaleti Doktora sonrası araştırmacı Dr. Koustav Chandra, “Bu, sadece bir şeyi tespit etmediğimiz astrofizikteki birkaç fenomenden biridir-milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki bir nesnenin tam 3D hareketini yeniden inşa ediyoruz, sadece uzayda olgunlaşmaların dikkat çekici bir gösterisi.”
Ve sonra ne geliyor?
Siyah delikli geri tepmenin yönünü ölçmek, hem yerçekimi hem de elektromanyetik sinyallerle siyah delikli birleşmeleri incelemek için yollar açabilir.
“Yoğun ortamlardaki siyah delikli birleşmeler, Hong Kong Çin Üniversitesi ve makalenin ortak yazarı Samson Leong, aktif bir galaktik çekirdek (AGN) gibi yoğun bir ortamdan geçerken, fişek olarak bilinen saptanabilir elektromanyetik sinyallere yol açabilir.
“Parlamanın görünürlüğü geri tepmenin dünyaya göre yönüne bağlı olduğundan, geri tepmenin ölçülmesi, bir BBH ve rastgele bir tesadüfden gelen gerçek bir GW-EM sinyal çifti arasında ayrım yapmamıza izin verecektir.”
