Astronomlar, İlk Kez Yeni Doğan Bir Kara Deliğinin ‘Zil Sesi’ni Duydu…

Bir zile çekiçle vurduğunuzda, titreşen metal rezonansa devam ettikçe bir süre sonra çalar. Bir kara delik diğerine çarptığında da benzer şey meydana gelir – yalnızca ses dalgaları yerine, yeni oluşmuş kara delik, Evrene çekim dalgalarını gönderir.

Bu çekim dalgaları bir akor, notaların bir halkası gibidir. Bunlarda kodlanmış, Einstein’ın genel görelilik teorisine göre, karadeliğin kütlesi ve dönüşü hakkında bilgi olmalıdır. Şimdi, yepyeni bir görelilik testinde, bir gökbilimciler ekibi akordaki bireysel notaların nasıl dağıtılacağını (ya da daha doğrusu çekim dalgalarındaki frekansları) nasıl bulunduğunu ve ilk olarak iki tanesini nasıl tespit ettiklerini belirlediler. Mevcut teknolojiyle bu imkansızdı.

Genel görelilik durumuna göre, kara deliğin kütlesini ve dönüşünü ölçebildiklerini öğrenmek sizi şaşırtabilir.  Ayrıca, bunların karadeliğin tek tespit edilebilir özellikleri olduğunu ve bu da genel göreliliğe göre karadeliklerin yalnızca kütle ve dönmeyle karakterize edilebileceğini belirten saçsız teoremini destekleyen çıkarımlar yapabildiklerini belirttiler.

MITden fizikçi Maximiliano Isi, “Hepimiz genel göreliliğin doğru olmasını bekliyoruz, ancak bu şekilde ilk kez onaylıyoruz. 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” dedi.

Söz konusu çarpışma Eylül 2015’te ilk tespit edilen GW 150914’tü. Bilim insanları çekim dalgalarını ses dalgalarına çevirerek bir “cıvıltı” sinyali üretti; işte şöyle:

İki kara deliğin de birleştiği gibi, yeni kara deliğin salındığı ve daha hafif çekim dalgaları gönderdiği çok kısa bir süre var. Buna ‘ringdown’ denir ve bilim insanları çarpışma anında çekim dalgası zirvesinden sonra bunu tespit etmenin veya analiz etmenin çok zayıf bir ihtimal olacağını varsaydılar.

Isi ve ekibi bu çalışmayı alıp cıvıltının zirve noktasından hemen sonraya odaklanarak GW 150914’e uyguladılar. Ve yeni zillerden ayrı titreşim frekanslarına karşılık gelen iki farklı ton tanımlamaya kadar bile zil izini izole edebildiler.

Cornell Üniversitesi’nden astrofizikçi Saul Teukolsky, “Bu çok şaşırtıcı bir sonuçtu. Geleneksel bilgelik, kalan kara deliğin çöktüğü zamana kadar herhangi bir ton tespit edilebildiğinde, üst tonların neredeyse tamamen çürümesiydi. Bunun yerine, ana ton görünür hale gelmeden önce üst tonların tespit edilebildiği ortaya çıkıyor” dedi.

Einstein, bir kara delik çarpışmasının alt kısmındaki tonların perdesinin ve çürümesinin, yeni kara deliğin kütlesinin ve dönüşünün doğrudan bir ürünü olacağını öngördü. Takım, iki tonun perdesini ve çürümesini ölçebildi ve bu da kara deliğin özelliklerini sorgulamalarına izin verdi.

Tonların eğiminden ve çürümesinden hesaplanan kütle ve dönüş, bu iki özelliğin önceki ölçümleriyle eşleşti – bir kara deliğin zil sesinin üst tonlarının tespit edilmesinin bugünkü yöntemlerle gerçekleştirilebileceğini gösteren – gelecekteki teknolojinin daha da büyük olabileceği anlamına geliyor.

Isi, “Gelecekte, Dünya’da ve uzayda daha iyi dedektörlerimiz olacak ve sadece iki tane değil, onlarca mod görebilecek ve özelliklerini tam olarak belirleyebileceğiz. 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” dedi.