2016 yılının Ocak ayında, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) araştırmacıları, yerçekimi dalgalarının ilk tespitini duyurduklarında tarih yazdılar. Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından desteklenen ve Caltech ve MIT tarafından işletilen LIGO, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi tarafından öngörülen ve kara delik birleşmelerinin neden olduğu dalgaları incelemeye adamıştır.
California Irvine Üniversitesi Kozmoloji Merkezi'nden bir gökbilimciler ekibi tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, bu tür birleşmeler düşündüğümüzden çok daha yaygın. Karadeliklerin hesaplanması ve sınıflandırılması amaçlanan kozmosun bir araştırmasını yaptıktan sonra, UCI ekibi galakside 100 milyon kara delik olabileceğini belirledi, bu da yerçekimi dalgalarının incelenmesi için önemli etkileri olan bir bulgu.
“Kara Delikleri Saymak: Kozmik Yıldız Kalıntıları Nüfusu ve LIGO İçin Yansımaları” başlıklı bulgularını detaylandıran çalışma, son zamanlarda Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri. Doktora sonrası öğrencisi UC Irvine'de Fizik ve Astronomi bölümünden Oliver D. Elbert liderliğindeki ekip, LIGO tarafından tespit edilen yerçekimi dalga sinyallerinin bir analizini gerçekleştirdi.
Araştırmaları, LIGO'nun yerçekimi dalgalarının ilk tespitini açıklamasından kısa bir süre sonra, yaklaşık bir buçuk yıl önce başladı. Bu dalgalar, her biri kütle olarak yaklaşık 30 Güneş'e eşdeğer olan iki uzak kara deliğin birleşmesiyle yaratıldı. UC Irvine'de fizik ve astronomi profesörü ve kağıt üzerinde ortak yazar olan James Bullock'un UCI basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Temelde, yerçekimi dalgalarının tespiti, Einstein’ın genel görelilik teorisinin temel bir tahmininin teyidi olduğu için büyük bir anlaşma idi. Ama sonra gerçek sonucun astrofiziklerine, 30 güneş kütleli iki kara deliğin birleşmesine daha yakından baktık. Bu şaşırtıcıydı ve 'Bu boyuttaki kara delikler ne kadar yaygın ve ne sıklıkta birleşiyorlar?'
Geleneksel olarak, gökbilimciler karadeliklerin tipik olarak Güneş'imizle aynı kütle olacağı görüşündeler. Bu nedenle, LIGO tarafından yapılan çoklu yerçekimi dalga tespitlerini galaksi oluşumu hakkında bilinenlere göre yorumlamaya çalıştılar. Bunun ötesinde, gelecekteki kara delik birleşmelerini öngörmek için bir çerçeve oluşturmaya da çalıştılar.
Bundan, Samanyolu Galaksisinin 100 milyon kara deliğe ev sahipliği yapacağı sonucuna vardılar, bunların 10 milyonu yaklaşık 30 Güneş kütlesinin tahmini bir kütlesine sahip olacaktı - yani, ilk tespit edilen kütleçekim dalgalarını birleştirip yaratanlara benzer Bu arada, galaksimizin merkezinden yaklaşık 250.000 kilometre yörüngede dönen Draco Cüce gibi - cüce galaksiler yaklaşık 100 kara deliğe ev sahipliği yapacaklardı.
Ayrıca, bugün, düşük kütleli kara deliklerin (~ 10 Güneş kütlesi) 1 trilyon Güneş kütlesinin (büyük galaksiler) galaksilerinde olduğunu, büyük kara deliklerin (~ 50 Güneş kütlelerinin) yaklaşık 10 milyar Güneş kütlesinin bulunduğu galaksilerin içinde bulunduğunu belirlediler. (yani cüce galaksiler). Galaksi kütlesi ve yıldız metalikliği arasındaki ilişkiyi düşündükten sonra, bir galaksinin kara delik sayısını yıldız kütlesinin bir fonksiyonu olarak yorumladılar.
Ayrıca, çiftlerde kara deliklerin ne sıklıkta meydana geldiğini, ne sıklıkta birleştiklerini ve bunun ne kadar süreceğini belirlemeye çalıştılar. Analizleri, LIGO'nun gözlemlediklerini karşılamak için birleşmelerde yalnızca küçük bir kara delik fraksiyonunun yer alması gerektiğini gösterdi. Ayrıca, önümüzdeki on yıl içinde daha büyük kara deliklerin bile nasıl birleşebileceğini gösteren tahminler sundu.
Aynı zamanda bir UCI fizik ve astronomi profesörü ve çalışmadaki ikinci yazar olan Manoj Kaplinghat'ın açıkladığı gibi:
“Oluşan karadeliklerin sadece yüzde 0,1 ila 1'inin LIGO'nun gördüklerini açıklamak için birleşmesi gerektiğini gösteriyoruz. Tabii ki, kara deliklerin makul bir sürede birleşmek için yeterince yakın olması gerekir, bu açık bir sorundur… Eğer yıldız evrimi hakkındaki mevcut fikirler doğruysa, o zaman hesaplamalarımız 50-güneş-kütleli kara deliklerin bile birleşeceğini gösterir. birkaç yıl içinde tespit edilebilir. ”
Başka bir deyişle, galaksimiz kara deliklerle dolu olabilir ve birleşmeler düzenli olarak gerçekleşebilir (kozmolojik zaman ölçeklerine göre). Bu nedenle, önümüzdeki yıllarda daha fazla yerçekimi dalgası algılamasının mümkün olmasını bekleyebiliriz. LIGO'nun 2016 kışından bu yana nasıl iki ek tespit yaptığını görünce bu hiç de şaşırtıcı değil.
Çok daha fazlasının gelmesi beklenirken, gökbilimciler kara delik birleşmelerini incelemek için çok fazla fırsata sahip olacaklar.
