Derin Uzaydaki Tuhaf Kara Delik Kazası Astrofizikçileri Şaşırttı

[™ Admin]

Derin Uzaydaki Tuhaf Kara Delik Kazası Astrofizikçileri Şaşırttı

Kara delik çarpışmaları, evrendeki en aşırı olaylardan bazılarıdır. İki devasa, görünmez cisim birbirine doğru spiral çizerken, uzay-zamanın dokusunu bozarak evrene dalgalar yayarlar. Bu dalgalanmalar - yerçekimi dalgaları - sonunda, ABD, İtalya ve Japonya'daki bazı çok hassas dedektörlerin onları "duyabileceği" Dünya'yı yıkıyor.

Böyle bir dalgalanma, 29 Ocak 2020'nin erken saatlerinde gezegenimizi yıkadı. ABD'deki Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi'nin (LIGO) ikili dedektörleri ve İtalya'daki üçüncü bir dedektör olan Virgo tarafından tespit edildi. Dedektörlerin karakteristik cıvıltısı, biri güneşin kütlesinin 40 katı, diğeri 22 katı olan bir çift kara deliğin birbirine çarptığını gösterdi.

Nature dergisinde Çarşamba günü yayınlanan yeni bir çalışmada, araştırmacılar, GW200129 olarak adlandırılan bu çarpışmadan gelen dalgayı incelediler ve bu dalga ilk keşfedildiğinde tuhaf bir sinyal gösterdi. Dalganın cıvıltısı, birbirine çarpan kara deliklerin yörüngelerinde "sallandığını" gösteriyor gibiydi. Bu yalpalama, bilimsel olarak "devinim" olarak bilinir ve bu etkiyi kara deliklerde ilk kez görmüş olacağız.

Bununla birlikte, diğer yerçekimi dalgası bilim adamları, sinyalin bu fenomenin kanıtını sağladığından o kadar emin değiller. Bunun yerine, verilerin GW200129'u ilk tespit eden yerçekimi dalgası dedektörlerinden birindeki bir aksaklıktan etkilenip etkilenmeyeceğini merak ettiler.

GW200129 ile neler oluyor?

İlk önce, bu "yalpalama" hakkında konuşalım. Presesyonu görselleştirmek için, Güneş'in etrafında dönen Dünya'yı düşünün. Küçük, mavi-yeşil gezegenimizin düz bir düzlemde büyük, sıcak gaz topunun etrafında döndüğünü hayal edebilirsiniz. Gezegen, güneşin etrafında "yukarı" veya "aşağı" sapmadan hareket eder. Daytona 500 pistindeki bir yarış arabası gibi güneşin etrafında dönüyor. (Burada Dünya'nın eksenel hareketine girmeyelim)

İki kara delik aynı ilişkiyi paylaşır, güzel, düz bir yörünge düzleminde birbirlerinin etrafında dönerler ve birbirlerine daha da yakınlaştıkça yerçekimi dalgaları şeklinde enerji yayarlar. Ancak "önceden" kara deliklerde, yörünge düzlemi zamanla bozulur. Einstein'ın görünüşte kırılmaz genel görelilik teorisi, bireysel kara deliklerin dönme (evet, dönüyorlar) yolunun devinimi etkileyebileceğini öne sürüyor. Spinler yanlış hizalandığında, yörünge düzlemi döndürülebilir.

Bir Caltech astrofizikçisi olan Vijay Varma'nın 2018 tarihli bir kağıtta ürettiği bir araç sayesinde ürettiği bunun bir örneğini yukarıdaki GIF'de görebilirsiniz.

Teoride, astrofizikçiler, yerçekimi dalgası sinyalini inceleyerek ikili kara deliklerdeki devinimi "görebilirler", ancak bu son derece inceliklidir. Yeni araştırmanın yazarları, verilerde bu anlaşılması zor işareti yakaladıklarına inanıyorlar - her yerde sallanan ve eğilen bir kara delik ikilisi keşfettiler.

İngiltere'deki Cardiff Üniversitesi'nde astrofizik profesörü ve yeni çalışmanın ilk yazarı Mark Hannam, “Sonunda bunu gözlemlemiş olmak son derece heyecan verici” diyor. "Bu, 2015'teki ilk tespitlerden bu yana gözlemlemeyi umduğumuz bir şey, çünkü hem karadelik birleşmelerinin aşırı rejiminde henüz görmediğimiz bir genel görelilik etkisi hem de bize bir şey söyleme potansiyeli var. kara deliklerin nasıl oluştuğu hakkında çok şey."

Kara deliklerin dönebileceğinden bahsettiğimi hatırlıyor musunuz? Genel olarak, bir yıldız çöktüğünde oluşan kara delikler oldukça yavaş ve herhangi bir devinim olmaksızın dönerler. Ancak çarpışan diğer iki karadeliğin oluşumuyla oluşan kara delikler, oldukça sıra dışı dönüşlere ve aşırı hızlara sahip olabilir ve bu da tüm sistemi kargaşaya sürükleyebilir. Bu nedenle, Hannam, "bir olasılık, daha büyük kara deliğin iki kara deliğin daha önceki birleşmesinde üretilmiş olmasıdır."

Oldukça dikkat çekici, ama dava kapandı mı? Çok hızlı değil.

Uzay-trix'teki aksaklık

Sinyal bir çift yalpalayan kara delik olarak yorumlanabilse de, diğer astrofizikçiler GW200129'un çok daha az heyecan verici bir şey olabileceğini belirttiler: Bir hata.

Caltech'te bir astrofizikçi olan Ethan Payne, "GW200129 durumunda, LIGO'nun Livingston dedektöründe olayla çakışan zayıf ama mevcut bir aksaklık vardı" dedi. Payne kısa süre önce, Haziran ayında arXiv web sitesine yüklenen ve GW200129'u "tuhaf bir vaka" olarak tanımlayan ve böyle bir aksaklığın sinyali etkileyebileceği argümanını sunan bir ön baskı makalesi yazdı.

Yerçekimi dalgası dedektörleri, bazen sinyalleri engelleyen aksaklıklar ve gürültü ile karşılaşabilir. Çoğu, dedi Payne, yerçekimi dalgasının nereden kaynaklandığı konusundaki anlayışımızı etkilemez. Bilim adamları, biraz incelikle, gürültü ve aksaklıkları açıklayabilirler. Bu, iki çarpışan nötron yıldızından gelen yerçekimi dalgalarının ilk tespitiyle ilgiliydi, ancak bilim adamları aksaklığı modelleyip "çıkartmayı" başardılar.

GW200129 durumunda, yeni çalışmada Hannam'ın arızasını çıkarmak için yerçekimi dalgası dedektöründeki başka bir sensör kullanıldı. Hannam, "Aksaklığın giderilmesi mükemmel olmayabilir, ancak arta kalan herhangi bir şeyin gördüğümüz devinimi taklit etmesi son derece düşük bir ihtimal" dedi. Dedektörlerden gelen verileri hazırlamaya yönelik tüm gelişmeler ve ekibinin kendi analizi üzerinde yapılan kontroller nedeniyle ekibinin sonucuna güvendiğini söylüyor.

Ama belirsizlik devam ediyor. Payne'in çalışması, bilim adamlarının yaptığı bazı inceliklerin, aksaklığın tüm kanıtlarını ortadan kaldırabileceğini öne sürüyor. Konuştuğum diğer astrofizikçiler, analizin bunu tam olarak açıklamadığını öne sürüyorlar.

Avustralya'daki Monash Üniversitesi'nde astrofizikçi ve araştırmayla bağlantısı olmayan LIGO-Virgo işbirliğinin üyesi Eric Thrane, "Bence bu heyecan verici bir çalışma" dedi. yola çıktıklarını gösterdiklerinden emin değilim."

GW200129 sinyalinin analiz edilmesi, presesyonunun belirlenmesi, yeni çalışmanın yazılması ve Nature'da yayınlanmak üzere kabul edilmesi sürecinin uzun zaman aldığını belirtmek gerekir. Hannam ve ortak yazarları, LIGO arızasıyla ilgili sorunlar tamamen çözülmeden çok önce bu parçayı hazırlıyorlardı. Yeni makale, Payne ve ekibi tarafından gerçekleştirilen analizin ortaya çıkardığı sorunları tartışmadı ancak Hannam, "yöntemlerinin hala geliştirilmesi gerektiğini" belirtiyor.

Bu, eylemdeki bilimdir. Bir takım bir veri noktasını açıklarken, bir diğeri bu konuda neden dikkatli olmamız gerektiğine dair nedenler sunuyor. Şimdilik, konuştuğum astrofizikçiler, tespit ettiğimiz ilk kara delik ikili dosyası olan GW200129'dan uzaklaşıyor gibi görünüyor. Ancak bilim adamlarının bu fenomeni kesin olarak görmeleri sadece bir zaman meselesi.

LIGO, Virgo ve Kagra dedektörleri, 2023'ün başlarında dördüncü gözlem çalışmasına başlayacak. kozmosun dört bir yanından gelen sinyaller. "Muhtemelen yılda 200 ila 300 GW daha gözlemleyeceğiz, bu nedenle yakında bu sistemleri çok daha iyi anlamamız için iyi bir şans var!" dedi Hannam.

Ve bununla birlikte, özellikle aksaklıkları ve gürültüyü ayırma konusunda başka zorluklar da geliyor.

Payne, "Dedektörlerimiz geliştikçe beklenen gözlem sayısı artacağından, aksaklıklarla kirlenen olayların sayısı hızla artacak ve aksaklıkları modellemek için dikkatli çalışmaya ihtiyaç duyulacak" dedi.

Kaynak: CNeT