16 Ekim 2020

Karadeliğin Çınlaması Şeklini Belirliyor

İki karadelik birleştiğinde, oluşan karadeliğin bir kez değil, birden fazla kez ‘çınladığı’ ve kütle çekim dalgaları yaydığı belirlendi. Buradaki ‘çınlama’ ifadesi, bir metale vurulduğunda duyulan sesin zamanla azalmasına benzetilmiştir. Gerçekten de karadelikten yayılan kütleçekimsel dalgalanma frekansının önce maksimum değerine ulaştığı sonra azaldığı, bir süre sonra tekrar maksimuma ulaştığı ve tekrar azaldığı ölçülmüştür. Çalışma ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) liderliğindeki kütle çekimi dalgası bilimcilerinden oluşan bir ekip tarafından gerçekleştirildi.

Karadelikler evrendeki en dikkat çekici cisimlerdendir. ‘Olay ufku’ olarak bilinen bölgelerinde kütle çekimi o kadar güçlüdür ki, buradan ışık dahi kaçamaz. Genelde karadelikler, kendilerine çok yaklaşan her şeyi sessizce yutar. Ancak iki karadeliğin çarpışıp birleşmesi bilinen en enerjik olaylardandır. Bu olgu gökbilimcilere, hızla değişim gösteren karadelikleri gözleme ve kütleçekiminin en uç halini keşfetme şansı vermektedir.

Çarpışan karadelikler ışık üretmez, ancak uzay-zaman dokusunda kütleçekim dalgalanmaları oluşturur ki gökbilimciler bu dalgalanmayı gözler. Bilimciler bir çarpışmadan sonra oluşan karadeliğin davranışının anlaşılmasının kütleçekiminden geçtiğini ve yayılan kütleçekim dalgalarının kodlanması gerektiğini düşünüyor.

Resim
Şekil a: 1. Birbiri çevresinde dolanarak yaklaşan karadelikler. 2. Birleşme aşaması. 3. Birleşme sonucu oluşan yeni karadelik.
Şekil b: Birleşme sonrasında yeni karadelik arka arkaya güçlü kütle çekim dalgaları üreterek ‘çınlar’. (C. Evans, J. Calderon Bustillo)

Communications Physics (Nature) dergisinde yayınlanan makalede, Prof. Juan Calderón Bustillo’nun ekibi kütleçekim dalgalarının kodlarının, birleşen karadeliklerin şeklini belirlemek için kullanılabileceğini ortaya çıkardı.

 Georgia Institute of Technology’den makale yazarlarından yüksek lisans öğrencisi Christopher Evans: “Süper bilgisayarlar kullanarak karadelik çarpışmasının simülasyonlarını gerçekleştirdik ve ardından oluşan yeni karadeliğin hızla değişim gösteren şeklini yaydığı kütle çekim dalgaları ile karşılaştırdık. Bu sinyallerin düşünülenden çok daha zengin ve karmaşık olduğunu fark ettik ve son karadeliğin büyük ölçüde değişen şekli hakkında daha fazla bilgi sahibi olduk” diyor.

Çarpışan karadeliklerden yayılan kütleçekimi dalgaları, ‘çınlama’ olarak bilinen oldukça basit sinyallerdir. İki karadelik birbirine yaklaşırken yörüngenin hızını ve yarıçapını gösteren frekans ve genliği artan sinyal üretir. Prof. Bustillo’ya göre, iki karadelik hızla birbirine yaklaşırken yaydıkları sinyalin yüksekliği ve büyüklüğü artar. Çarpışma sonrasında ise oluşan karadelik birbirine vuran iki metalin yaydığı ses gibi (çınlama), önce yüksek sonra gittikçe azalan bir genliğe sahip olur. Bu ilke, şimdiye kadar incelenen çarpışan tüm cisimlerden yayılan kütleçekim dalgaları gözlemleriyle uyumludur.

Resim
Karadelikler birleştiğinde oluşan karadelik başta ‘kestane’ gibi görünür. Sarı ile gösterilen kütleçekim dalgaları bu kestanenin ucunda çok daha yoğundur. (C. Evans, J. Calderon Bustillo)

Bununla birlikte, çalışma ekibi oluşan karadeliğin ‘ekvator’ bölgesinden gözlemlenmesi durumunda tamamen farklı bir şeyin gerçekleştiğini buldu. “Ekvator bölgesinden gözlediğimizde birleşmeden hemen önce sinyalin birkaç kez yukarı ve aşağı eğimle karmaşık sinyal oluştuğunu fark ettik” diyor Bustillo. Yani karadelik aslında birkaç kez çınlıyor. Ekip, bir tür deniz feneri gibi davranan kütleçekim dalgalanmalarıyla ilgili olan durumun oluşan karadeliğin şekliyle ilgili olduğunu keşfetti: “Farklı boyutlardaki iki karadelik birleştiğinde, oluşan son karadeliğin şekli başlangıçta bir ucu sivri diğer ucu geniş ve oval pürüzsüz bir kestane şeklini andırır” diyor Bustillo. Karadeliğin en kıvrımlı bölgelerinden yayılan kütleçekim dalgalanmaları çok daha yoğun olmaktadır. Bunun nedeni ise, karadeliğin dönmesi sonucu gözlemciye aralıklarla çınlamasıdır.


Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

%d blogcu bunu beğendi: