17 Eylül 2019 Salı

Bilim Adamları İlk Defa Yenidoğan Bir Kara Deliğin Çınlamasını Tespit Etti

bilim adamları ilk defa yenidoğan bir kara deliğin çınlamasını tespit etti

Eğer Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi doğruysa, o zaman iki büyük kara deliğin kozmik olarak topaklanma çarpışmalarından doğan bir kara delik, yerçekimi dalgaları üreterek ses dalgalarını tekrar yansıtır. Einstein, bu yerçekimi dalgalarının özel eğimi ve çürümesinin yeni oluşan kara deliğin kütlesinin ve dönüşünün doğrudan bir imzası olması gerektiğini öngördü.

Şimdi, MIT ve diğer yerlerdeki fizikçiler ilk kez bir bebek kara deliğinin çınlamasını “duymuş” ve bu zil çalma düzeninin aslında kara deliğin kütlesini ve dönüşünü öngördüğünü, yani Einstein'ın haklı olduğuna dair daha fazla kanıt bulduğunu tespit etmişlerdir.

Yayınlanan yeni bulgular, aynı zamanda Einstein'ın teorisine göre kara deliklerin sadece gözlenebilir özellikler göstermesi gerektiği düşüncesine atıfta bulunan kara deliklerin herhangi bir "saç" içermemesi fikrini de destekliyor. Fizikçi John Wheeler'ın "saç" dediği tüm diğer özellikler, kara deliğin kendisi tarafından yutulmalı ve bu nedenle gözlemlenemez olacaktır.

Ekibin bugünkü bulguları, kara deliklerin aslında saçsız olduğu fikrini destekliyor. Araştırmacılar bir kara deliğin zil çalma şeklini belirleyebildiler ve Einstein'ın denklemlerini kullanarak, kara deliğin olması gereken kütle ve dönüşünü hesaplad; zil sesi düzeni. Bu hesaplamalar, daha önce başkaları tarafından yapılan karadeliğin kütlesi ve dönüş ölçümleriyle eşleşiyordu.

Takımın hesaplamaları ölçümlerden önemli ölçüde saparsa, karadeliğin çınlamasının, Einstein'ın teorisinin açıklayabileceği şeyin ötesinde fiziğin kanıtlarını belirleyen, kütle, dönüş ve elektrik yükü dışındaki özellikleri kodlaması önerilir. Fakat ortaya çıktığı gibi, karadeliğin zil sesi, kara deliklerin kel yüzlü devler olduğu, yabancı saç benzeri olmayan özelliklere sahip olduğu fikrine destek vererek kütlesinin ve dönüşünün doğrudan bir imzasıdır.

MIT'nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü'ndeki NASA Einstein Üyesi Maximiliano Isi, “Hepimiz genel göreliliğin doğru olmasını bekliyoruz, ancak bu şekilde ilk kez onaylıyoruz” dedi. "Bu, saçsız teoremini doğrudan test etmeyi başarabilen ilk deneysel ölçümdür. Kara deliklerin saç olamayacağı anlamına gelmez. Bu, saçları olmayan bir gün daha yaşayan siyah deliklerin resmi anlamına gelir." diye de ekledi.

Kodu çözülmüş bir cıvıltı

r9 Eylül 2015'te, bilim adamları ilk kez yerçekimi dalgalarının algılanmasını gerçekleştirdiler; uzay-zamandaki sonsuz ufak tefek, uzak, şiddetli kozmik olaylardan kaynaklanan. GW150914 adlı tespit, Lazer İnterferometre Gravitasyonel Dalga Gözlemevi olan LIGO tarafından yapılmıştır. Bilim adamları gürültüyü ortadan kaldırdıktan ve sinyale yakınlaştırdıktan sonra, kaybolmadan önce hızlı bir şekilde yükselen bir dalga formu gözlemlediler. Sinyali sese çevirdiklerinde "cıvıltı" gibi bir şey duydular.

Bilim adamları, yerçekimi dalgalarının, iki büyük kara deliğin hızlı bir şekilde esinlenerek harekete geçtiğini belirledi. Sinyalin zirvesi (cıvıltığın en gürültülü kısmı) kara deliklerin çarpıştığı ana, tek bir yeni kara delik oluşum sürecinde gerçekleşti. Bu bebek kara deliği büyük olasılıkla kendi yerçekimsel dalgalarını ortaya çıkarsa da, fizikçilerin imza çarpmalarının ilk çarpışmadaki çarpışmanın ortasında deşifre etmek için çok zayıf olacağını varsayıyordu.




Bu simülasyon bir şekilde bir uzay gemisinde daha yakından bakmak için seyahat etmemiz durumunda nasıl bir kara delik birleşmenin gözümüze görüneceğini gösteriyor. Albert Einstein'ın genel görelilik teorisinden GW150914 adlı olaydan LIGO verilerini kullanarak denklemler çözülerek yaratıldı.

Bununla birlikte, Isi ve arkadaşları, karadeliğin yankılanmasını, sinyalin doruklarından hemen sonra anlardan çekmenin bir yolunu buldular. Isi'nin ortak yazarı Matthew Giesler'in öncülüğünde yaptığı çalışmalarda, ekip, böyle bir sinyalin ve özellikle de zirveden hemen sonraki kısmın, yüksek, kısa ömürlü bir ton ailesi olan "üst tonlar" içerdiğini söylüyor. Sinyali yeniden analiz ettikleri zaman, üst tonları dikkate alarak, araştırmacılar yeni oluşturulmuş bir kara deliğe özgü bir zil sesini başarıyla izole edebildiklerini keşfettiler.

Ekibin yeni makalesinde, araştırmacılar bu tekniği GW150914 tespitindeki gerçek verilere uyguladılar ve sinyalin zirvesini hemen takiben sinyalin son birkaç milisaniyesine konsantre oldular. Sinyalin üst tonlarını göz önüne alarak, yeni bebek kara deliğinden gelen bir zil sesini ayırt edebildiler. Spesifik olarak, her biri ölçebilecekleri perde ve çürüme oranına sahip iki ayrı ton belirlediler.

Isi, "Bir sesi oluşturan farklı perdeler gibi farklı oranlarda kaybolan birden fazla frekanstan oluşan genel bir çekim dalga sinyalini tespit ediyoruz." dedi. "Her frekans veya ton, yeni kara deliğin titreşim frekansına karşılık gelir." diye de ekledi.

Einstein ötesinde dinleme

Einstein'ın genel görelilik teorisi, bir kara deliğin yerçekimi dalgalarının perdesinin ve çürümesinin, kütlesinin ve dönüşünün doğrudan bir ürünü olması gerektiğini öngörür. Yani, belirli bir kütlenin ve dönüşün kara deliği yalnızca belirli bir adım ve çürümenin tonlarını üretebilir. Einstein'ın teorisinin bir testi olarak, ekip, yeni oluşturdukları karadeliğin kütlesini ve dönüşünü hesaplamak için genel görelilik denklemlerini kullanarak, tespit ettikleri iki tonun perdesini ve çürümesini göz önüne alarak kullandı.

Hesaplarını, daha önce başkaları tarafından yapılan karadeliğin kütlesi ve dönüşü ile eşleştirerek buldular. Isi, sonuçların, araştırmacıların aslında yeni bir kara deliğin zil sesini ayırt etmek için yerçekimi dalgası sinyalinin en yüksek ve en tespit edilebilir kısımlarını kullanabileceğini gösterdiğini söylüyor.

LIGO çözünürlüğünü artırdıkça ve gelecekte daha hassas araçlar devreye girdiğinde, araştırmacılar grubun yöntemlerini yeni doğan diğer kara deliklerin çınlamasını "duymak" için kullanabilecekler. Einstein'ın öngörülerine tam olarak uymayan tonları alırlarsa, bu daha da heyecan verici bir olasılık olabilir.

Isi, “Gelecekte, Dünya'da ve uzayda daha iyi dedektörlerimiz olacak ve sadece iki tane değil, onlarca mod görebilecek ve özelliklerini tam olarak belirleyebileceğiz” dedi. “Eğer bunlar Einstein'ın tahmin ettiği gibi kara delikler değilse, solucan delikleri veya bozon yıldızları gibi daha egzotik nesneler ise, aynı şekilde çalmayabilirler ve onları görme şansımız olur.” diye de ekledi.

Kaynak