11 Şubat 2016'da Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi'nde (LIGO) yerçekimi dalgalarının ilk tespitini açıkladı. Bir yüzyıl önce Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi tarafından yapılan bir öngörü teyit eden bu gelişme, kozmologlar ve astrofizikçiler için yeni araştırma yolları açtı. O zamandan beri, hepsi kara deliklerin birleşmesinin sonucu olduğu söylenen daha fazla tespit yapıldı.
Bununla birlikte, Glasgow ve Arizona'dan bir gökbilimciler ekibine göre, gökbilimcilerin büyük kütleçekimsel birleşmelerin neden olduğu dalgaları tespit etmeleri gerekmiyor. Yakın zamanda ürettikleri bir araştırmaya göre, Gelişmiş LIGO, GEO 600 ve Başak yerçekimi dalgası dedektör ağı süpernova tarafından oluşturulan yerçekimi dalgalarını da tespit edebiliyordu. Böylece gökbilimciler ilk kez çöken yıldızların kalplerini görebilecekler.
“Çekirdek-Çökme Süpernova Patlama Mekanizmasının Üç Boyutlu Yerçekimi-Dalga Simülasyonları ile Çıkarılması” başlıklı çalışma geçtiğimiz günlerde çevrimiçi olarak ortaya çıktı. Yakın zamanda Glasgow Üniversitesi Gravitational Research Institute'da doktorasını bitiren Jade Powell liderliğindeki ekip, mevcut yerçekimi dalga deneylerinin Core Collapse Supernovae (CSNe) tarafından oluşturulan dalgaları tespit edebilmesi gerektiğini savunuyor.
Aksi takdirde Tip II süpernovalar olarak bilinen CCSNe, büyük bir yıldız ömrünün sonuna ulaştığında ve hızlı çöküş yaşadığında gerçekleşir. Bu, yıldızın dış katmanlarını üfleyen ve sonunda bir kara delik haline gelebilecek kalan bir nötron yıldızını geride bırakan büyük bir patlamayı tetikler. Bir yıldızın böyle bir çöküşe maruz kalabilmesi için Güneş'in kütlesinin en az 8 katı (ancak 40 ila 50 defadan fazla olmamalıdır) olması gerekir.
Bu tür süpernovalar meydana geldiğinde, çekirdekte üretilen nötrinoların çekirdek tarafından salınan yerçekimi enerjisini yıldızın daha serin dış bölgelerine aktardığına inanılmaktadır. Powell ve meslektaşları bu çekim enerjisinin şimdiki ve gelecekteki enstrümanlar kullanılarak tespit edilebileceğine inanıyorlar. Çalışmalarında açıkladıkları gibi:
“Yerçekimi dalgası dedektörleri tarafından şu anda hiçbir CCSNe tespit edilmemiş olsa da, önceki çalışmalar gelişmiş bir dedektör ağının Büyük Macellan Bulutu'na (LMC) karşı bu kaynaklara duyarlı olabileceğini göstermektedir. CCSN, aLIGO ve AdV için ideal bir çoklu haberci kaynağı olacaktır, çünkü sinyale nötrino ve elektromanyetik muadiller beklenecektir. Yerçekimi dalgaları, CCSNe çekirdeğinin derinliklerinden, durum denklemi (EOS) gibi astrofiziksel parametrelerin, yerçekimi dalga sinyalinin yeniden yapılandırılmasından ölçülmesine izin verebilecek şekilde yayılır. ”
Powell ve onun çalışmaları, Supernova modeli Kanıt Çıkarıcısı (SMEE) kullanılarak uygulanabilecek bir prosedürün ana hatlarını çizmektedir. Ekip daha sonra, arka plan gürültüsünün ortadan kaldırılıp kaldırılamayacağını ve CCSNe sinyallerinin doğru bir şekilde tespit edilip edilemeyeceğini belirlemek için en son üç boyutlu yerçekimi dalgası çekirdek çökmesi süpernova modellerini kullanarak simülasyonlar gerçekleştirdi.
Powell'ın Space Magazine'e e-posta ile açıkladığı gibi:
“Süpernova Modeli Kanıt Çıkarıcısı (SMEE), süpernovaların patlamaları için gereken büyük miktarda enerjiyi nasıl aldıklarını belirlemek için kullandığımız bir algoritmadır. Olası farklı patlama modellerini birbirinden ayırmak için Bayes istatistikleri kullanır. Makalede ele aldığımız ilk model, patlama enerjisinin yıldız tarafından yayılan nötrinolardan gelmesidir. İkinci modelde patlama enerjisi hızlı dönüş ve aşırı güçlü manyetik alanlardan geliyor. ”
Bu ekip, üç dedektörlü bir ağda, araştırmacıların mesafelerine bağlı olarak hızla dönen süpernovalar için patlama mekaniğini doğru bir şekilde belirleyebileceği sonucuna vardı. 10 kiloparsek (32,615 ışık yılı) mesafede,% 100 doğrulukla CCSNe sinyallerini ve% 95 doğrulukla 2 kiloparsek (6,523 ışık yılı) sinyallerini tespit edebileceklerdir.
Başka bir deyişle, yerel galakside bir süpernova meydana gelirse ve olduğunda, Gelişmiş LIGO, Başak ve GEO 600 yerçekimi dalga dedektörlerinin oluşturduğu küresel ağ, onu yakalamak için mükemmel bir şansa sahip olacaktır. Bu sinyallerin tespiti, bilim adamlarının patlayan yıldızların içinde ilk kez “görmelerini” sağlayan çığır açan bir bilime de izin verecektir. Powell'ın açıkladığı gibi:
“Yerçekimi dalgaları, hiçbir elektromanyetik radyasyonun kaçamayacağı yıldız çekirdeğinin derinliklerinden yayılır. Bu, yerçekimi dalgası saptamasının bize, diğer yöntemlerle belirlenemeyen patlama mekanizması hakkında bilgi vermesini sağlar. Yıldızın ne kadar hızlı döndüğü gibi diğer parametreleri de belirleyebiliriz. ”
Doktora çalışmalarını kısa süre önce tamamlayan Dr. Powell ayrıca, Avustralya'daki Swinburne Üniversitesi'nin ev sahipliği yaptığı yerçekimi dalgası programı olan RC Gravitational Wave Discovery Mükemmeliyet Merkezi (OzGrav) ile doktora sonrası bir pozisyon alacak. Bu arada, o ve meslektaşları, ilk ve saniye ileri dedektör gözlem çalışmaları sırasında meydana gelen süpernova için hedefli arama yapacaklar.
Bu noktada süpernovaların tespit edilebilir olduğunu gösterecek aranan sinyalleri bulacağına dair hiçbir garanti olmasa da, takımın büyük umutları var. Ve bu araştırmanın astrofizik ve astronomi için sahip olduğu olasılıklar göz önüne alındığında, neredeyse yalnız değiller!
