Kütle çekim Dalgaları, Evrenin Eksik Bileşenlerini Bulmaya Yardımcı Olabilir
Evrenin bir başka yerinde uzayda seyahat eden iki kompakt nesne (kara delikler veya nötron yıldızları) ne zaman çarpışırsa, onu yapan şeyin imzasını taşıyan çekim dalgaları yaratırlar.
Bir yeni araştırmada, ABD ve Almanya’dan fizikçiler bu tür dalgaların yollarında bir kara deliğe ya da bir gökadaya rastladığında kendi imzası değiştireceklerini eğer Einstein’ın teorisine kıyasla kütle çekiminde bir fark olsaydı, kanıtın bu imzaya gömüleceğini öne sürdüler.
Çekim dalgalarını uzun zamandır biliyoruz. 100 yıldan daha uzun bir süre önce, Albert Einstein adlı büyük bir bilim adamı kütle çekimi ve uzay hakkında birçok fikir ortaya attı. Einstein, gezegenler veya yıldızlar gibi iki cisim birbirinin etrafında döndüğünde özel bir şeyin olacağını tahmin etti.
Bu tür bir hareketin uzayda dalgalanmalara neden olabileceğine inanıyordu. Bu dalgacıklar, bir taş fırlatıldığında havuzdaki dalgalar gibi yayılır. Bilim adamları bu dalgalara kütle çekim dalgaları diyorlar.
Çekim dalgaları görünmezdir. Ancak, inanılmaz derecede hızlıdırlar. Işık hızında seyahat ederler. Çekim dalgaları, geçerken yollarındaki her şeyi sıkıştırır ve gerer. En güçlü kütle çekim dalgaları, nesneler çok yüksek hızlarda hareket ettiğinde oluşur. Çekim dalgasına neden olabilecek bazı olaylar şunlardır:
Bir yıldız asimetrik olarak patladığında ( süpernova olarak adlandırılır )
İki büyük yıldız birbirinin etrafında döndüğünde
İki kara delik birbirinin etrafında döndüğünde ve birleştiğinde
Bir sanatçının iki kara deliğin birleşmesiyle yaratılan Çekim dalgalarının animasyonu.
Şimdi biliyoruz ki, bir şey Evreni sadece genişletmiyor, bununla birlikte zamanla daha hızlı ve daha hızlı genişletiyor – ve kimse bu gücün ne olduğunu bilmiyor. Astrofizikçiler, eksik parçanın ne olabileceğine dair her türden teori önermeye hazırlar.
Chicago Üniversitesi Kavli Kozmolojik Fizik Enstitüsü’nden araştırmacı Dr. Jose María Ezquiaga, “Bunların çoğu kütle çekiminin büyük ölçeklerde çalışma şeklini değiştirmeye dayanıyor. Öyleyse, çekim dalgaları, eğer varsa, kütle çekiminin bu olası değişikliklerini görmek için mükemmel bir habercidir” dedi.
Evrenin kayıp parçası için bir teori olmalıdır ki bu da fazladan bir parçacığın varlığını açıklamaya yardımcı olsun. Böyle bir parçacık, diğer etkilerin yanı sıra, büyük nesnelerin etrafında bir tür arka plan oluşturacaktır. Gezici bir kütle çekim dalgası süper kütleli bir kara deliğe çarparsa, kütle çekim dalgasının kendisiyle karışarak dalgalar üretecektir. Karşılaştığı şeye bağlı olarak, çekim dalgası izi bir ‘yankı’ taşıyabilir veya karıştırılmış olarak görünebilir.
Dr. Ezquiaga göre, “Bu, daha önce test edilemeyen senaryoları araştırmanın yeni bir yoludur” dedi. Ekibin raporu, gelecekteki verilerde bu tür etkilerin nasıl bulunacağına ilişkin koşulları ortaya koyuyor. Dr. Ezquiaga, “LIGO (Lazer Girişimölçer Kütle Çekim Dalgası Gözlemevi) ile son gözlem çalışmamızda, her altı günde bir yeni bir kütle çekimi dalgası okuması görüyorduk.”
“Ancak tüm Evrende, bunların aslında her 5 dakikada bir gerçekleştiğini düşünüyoruz. Bir sonraki yükseltmede, bunların pek çoğunu görebildik – yılda yüzlerce etkinlik. Artan sayılar, bir veya daha fazla dalganın devasa bir nesnenin içinden geçme olasılığını artırıyor ve bilim insanları onları eksik bileşenlere dair ipuçları için analiz edebilecek” dedi.
Kısa Süreli Dönen Jüpiter Kütlesinde Sıcak Yeni Bir Gezegen, HAT-P-68b Keşfedildi
HATNet (Macar yapımı Otomatik Teleskop Ağı) anketinden gelen verileri kullanan gökbilimciler, K5 tipi cüce yıldız HAT-P-68’in etrafında dönen dev bir gezegen keşfettiler.
Bir sanatçının, sıcak Jüpiter dış gezegen HAT-P-68b ve onun ana yıldızı HAT-P-68 (GSC 1925-01046 ve 2MASS 07535598 + 2356176 olarak da bilinir) hakkındaki izlenimi, 0,68 güneş kütlesine sahip K5 tipi bir cüce yıldız.
Washington Üniversitesi astronomlarından Bethlee Lindor ve meslektaşları, “10 günden daha kısa yörünge periyotlarına sahip gezegenlerin keşifleri, alandaki mevcut teorik zorlukların çözülmesine avantaj sağlıyor” dediler.
Lindor’a göre, “Örneğin, sıcak Jüpiterler’in şişirilmiş yarıçaplarını açıklamak, bu gezegenlerin yarıçapları üzerindeki yaş, yörünge ayrımı, ışınlama, bileşim ve kütlenin etkilerini çözmek için daha büyük örnek nesneler oluşturarak açıklanabilecek teorik bir bulmaca olarak kalır” dedi.
Ve devam etti: “Bu gezegenlerin kökenini açıklamak ve gezegen-yıldız etkileşimleri yoluyla nasıl evrimleştiklerini anlamak, daha geniş bir nesne örneğiyle daha iyi ele alınabilecek konulardır.”
Yeni keşfedilen kısa dönemli olan gezegen, kütlesi Jüpiter’in 0,7 katı bir sıcak gaz devidir. HAT-P-68b olarak adlandırılan bu gezegen, sadece 0,03 AB (AB, Güneş-Dünya ortalama uzaklığı 150 milyon km) mesafeden 2,3 günde bir yıldızının yörüngesinde dolanıyor.
Sistem yaklaşık 11,1 milyar yaşında ve İkizler takımyıldızında 662 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Ekipteki gökbilimcilere göre, “HAT-P-68b’nin keşfi, bilinen dev gezegenlerle düşük kütleli (geç K tipi cüce ve M tipi cüce yıldızlar) nispeten küçük örneklemine katkıda bulunuyor.”
Gezegeni robotik montajlarda altı küçük telefoto lens kullanarak orta derecede parlak yıldızlardan geçen gezegenleri arayan yer tabanlı HATNet araştırmasından elde edilen verileri kullanarak tespit ettiler.
Araştırmacılar “HATNet tarafından HAT-P-68b keşfi, geniş alanlı uzay tabanlı geçiş araştırmaları çağında, ayrıntılı karakterizasyona yatkın ilginç gezegenlerin yerden bile keşfedilmeyi sürdürdüğünü gösteriyor” dediler.
Kabul edelim: 2020 Güneş sistemi araştırmaları için oldukça hararetli bir yıl oldu. Ancak, evrenin daha uzak kısımlarını inceleyen bilim insanları için harika bir yıl geçti.
Muazzam bir patlamadan deşifre edilen gizemli fışkırmalara kadar, işte 2020’de astrofizikteki en önemli hikayelerden bazıları.
10. Boom!
Evrenin bilinen en güçlü patlaması olabilecek şey 2016’da tespit edildi – ama gerçekte 390 milyon yıl önce gerçekleşmişti. İlk dört ayaklı yaratıklar karaya sürünürken, Ophiuchus kümesindeki süper kütleli bir kara delik, çevreleyen gazda devasa bir boşluk patlatan bir jet fırlatmıştı.
2020’de gökbilimciler eski verileri tekrar gözden geçirdiler ve bu patlamanın ne kadar güçlü olduğunu fark ettiler: Öyle büyük bir enerjiydi ki bu, Samanyolu’ndaki 300 milyar yıldızın tamamını ve yüzlerce galaksiyi tam anlamıyla parçalamak için yeterliydi.
9. Güneş sistemimi buradan görebiliyorum
Yıldızlar arasında gezinmek istiyorsanız, bir haritaya ihtiyacınız olacaktır. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) Gaia uzay gözlemevinin 1.8 milyardan fazla kozmik nesneye ilişkin verileri kullanarak yarattığı tam da buydu.
Harita, yakın ve uzak yıldızları, asteroitleri, kuyruklu yıldızları ve daha fazlasını içeriyor. Gökadamız nüfusunun % 0,5’inin konumunu, hızını, spektrumunu ve daha fazlasını bilmek isterseniz şanslısınız.
Gaia verileriyle birlikte 1.600’den fazla makale yayınlandı ve gökbilimciler önümüzdeki yıllarda veri tabanını araştıracaklar. Ve işte en iyi kısım: Gelecekte daha da fazla veri var olacak.
8. Bir efsanenin kaybı
2020’de dünya, en önde gelen ve en ünlü süper zeki kişilerinden biri olan Freeman Dyson’ı kaybetti. Sınırsız hayal gücüne sahip bir adam, belki de en çok popüler bilim çevrelerinde Dyson küresi anlayışıyla tanınır.
(Kendisi adını vermedi; daha sonra böyle anıldı) Bir Dyson küresi, güneş enerjisinin % 100’ünü toplamak için bir yıldızı tamamen çevreleyen varsayımsal bir mega yapıdır – tam olarak hiper-gelişmiş bir medeniyetin hiper-gelişmiş bir uygarlığın yapması gereken enerji.
Şimdiye kadar gökbilimciler galaksimizde veya başka herhangi bir yerde Dyson küresi tespit etmediler, ancak Freeman’ın hayali yaşıyor.
7. Venüs’te yaşam bulduk ve sonra kaybettik
Gerçek olamayacak kadar iyiydi: Venüs’ün bulutlarla kaplı tepelerinde, başka türlü bir dünyanın cehennem çukurunda yaşam için sağlam kanıt iddiaları.
Gerekçe, anaerobik bakteriler tarafından Dünya’da yayılan tuhaf ve kokulu bir kimyasal olan fosfine dayanıyordu. Bilim adamları, iddia edildiği gibi atmosferden daha fazla fosfin elde etmek için Venüs’ün havadaki büyük bir mikrop popülasyonuna ihtiyacı olacağını öne sürdü.
Ne yazık ki, daha ileri analizler, gözlemlenen kokulu şey miktarını yaşam için işaret bir yana, neredeyse hiç dikkate değer kabul edilmeyen seviyelere düşürdü ve bazı analizlerde, onu başka bir gürültülü sinyal olarak değerlendirip tamamen ortadan kaldırdı. Merak etmeyin, uzaylı yaşam: Eğer oradaysanız, aramaya devam ederiz.
6. 2020’nin en sıcak yeni oyuncağı: FRB’ler
Herkes iyi bir hızlı radyo patlamasını (FRB) sever, değil mi? Bu esrarengiz, enerjik sinyallerin kaynağı, on yıldan fazla bir süredir gökbilimciler için can sıkıcı bir bilmecedir.
FRB’ler, gökyüzünün her yerinden gelen hızlı, yüksek güçlü, frekansı atlayan radyo sinyalleridir ve bu da kaynaklarının tam olarak belirlenmesini zorlaştırır.
Ama nihayet 2020’de astronomlar şanslıydılar: Kendi kozmik arka bahçemizde bir FRB kaynağı buldular. Takip eden gözlemler suçluyu ortaya çıkardı: magnetar (süper mıknatıslanmış ölü yıldız çekirdeği) olarak bilinen egzotik bir yıldız.
Görünüşe göre, magnetarlar bazen muazzam miktarda bastırılmış enerji yayıyorlar, bu da Dünya’daki gözlemcilere hızlı bir radyo emisyonu patlaması olarak görünüyor.
5. Sonuçta Mars’ı ıslatalım
Mars’ta sıvı su var. Hayır, bu kemik kuruması. Hayır bekle; bazen su var. Hayır, hayır, boş ver. Kızıl Gezegen, herhangi bir sıvı suya ev sahipliği yapıp yapmadığına dair hayati soru üzerine onlarca yıldır gökbilimcilerle adeta dalga geçiyor.
Gökbilimciler önemsiyor çünkü suyun olduğu yerde yaşam için potansiyel bir yuva var demektir. Bu yılın başlarında, gökbilimciler Mars’ta sadece bir değil dört adet göl olduğunu iddia ettiler.
İnanılmaz derecede tuzlu – daldırılacak bir şeyden çok tuzlu bir çamur gibi – ve güney kutup başlığında yaklaşık 2 km donmuş karbondioksitin altına gömülmüşler. Yine de herkes ikna olmadı.
4. Eve götürmek
2020 kesinlikle güneş sisteminin yılıydı. Üç bağımsız uzay aracı örnekleri başarıyla aldı ve onları Dünya’ya getirdi. NASA, OSIRIS-REx görevini, numune kabının sızmasına neden olacak kadar çok malzeme toplayan asteroid Bennu için başlattı.
Japon Hayabusa2 görevi, asteroit Ryugu’yu bir dürttü ve malzemeyi güvenli bir şekilde Dünya’ya indirdi. Ve Çinli Chang’e 5 aracı, aya göreve çıktı ve uzay aracı bozulmadan önce Dünya’ya bir örnek göndermeyi başardı.
3. Bu büyük bir kara delik!
Gökbilimciler kütle çekimsel dalgaları (uzay-zaman dokusundaki dalgalanmalar) o kadar çok kara delik çarpışmasını gözlemlemek için kullandılar ki, şimdiye kadar haber değeri bile yoktu.
Ancak 2020’de gökbilimciler şimdiye kadarki en büyük çarpışmanın keşfini duyurdular: 85 güneş kütleli bir kara delik ile 66 güneş kütleli kara deliğin devasa bir birleşimi. Birleşme sonrası ortaya çıkan kara delik, güneşin kütlesinin tam 142 katı kadardı.
Süper iletkenler süper temizdir. Kuantum mekaniğinin tuhaflığından dolayı, çok özel koşullar altında, elektronlar enerji kaybetmeden birlikte hareket eden çiftlerle uyum sağlayabilir.
Bu, elektriğin direnç olmadan sonsuza kadar akabileceği, oyunun kurallarını değiştiren bir teknoloji anlamına gelir. Ne yazık ki, şimdiye kadar süper iletkenlerin çalışmasını sağlamak için fizikçiler her şeyi süper soğuk hale getirmek zorunda kalmışlardı.
Ancak 2020’de araştırmacılar, neredeyse oda sıcaklığında, (sadece 15 derecede) olan bir süper iletken keşfettiklerini duyurdular. Dünya’nın merkezinde bulunan basınçları yeniden yaratmamız gerekecek.
1. Bunu al, COVID-19
Yeni korona virüs SARS-CoV-2, insanlığı harap etti, yalnızca birkaç ayda salgın seviyelerine ulaştı ve tüm dünyayı ele geçirdi.
Ancak en güçlü silahlarımızdan biriyle savaşıyoruz: aşılarla. Mevcut aşılar, hücrelerimizi istila etmek için kullandığı “başak” bir protein olan virüsün çok spesifik bir bölümünü hedef alıyor.
Bu haritayı kullanarak, ilaç üreticileri, aşıları taklit etmesi için virüsün bu özelliğini hedefleyebilir ve bağışıklık sistemimize bir savaş şansı verebilir.
İşte uzay lansmanlarında geçen yoğun bir yılın önemli noktaları
Astronotlar Shannon Walker, Victor Glover, Mike Hopkins ve Soichi Noguchi, Kasım ayında Florida eyaletindeki Cape Canaveral’dan Uluslararası Uzay İstasyonu’na doğru yola çıkmıştı.
Bu yıl uzaya o kadar çok şey fırlatıldı: Ticari mürettebat araçlarında altı insan seyahat etti, üç uzay aracı Mars’a yolculuklara başladı ve dikkat dağıtıcı derecede parlak birkaç yüz uydu gökyüzüne gönderildi.
Ticari ekip
30 Mayıs’ta, SpaceX bir çift astronotu Cape Canaveral, Uluslararası Uzay İstasyonu’na götürdü. Bu, ticari bir uzay aracındaki ilk insanlı fırlatılmaydı ve uzay mekiği 2011’de emekliye ayrıldığından beri astronotlar ABD fırlatma rampasından ilk kez uçtular.
SpaceX, 15 Kasım’da ABD topraklarından dört kişilik bir ekip fırlattı.
NASA, Ticari Mürettebat Programının bir parçası olarak, uzay istasyonuna astronotları taşımak için yollar geliştirmek üzere SpaceX ve Boeing gibi özel uzay uçuşu şirketlerini finanse etti, böylece ajans artık Rus Soyuz gemisine güvenmek zorunda kalmayacaktı.
Astronotlar 2 Ağustos’ta güvenli bir şekilde Dünya’ya döndüklerinde, SpaceX’in Crew Dragon uzay aracının testi başarılı sayıldı. 15 Kasım’da başlatılan bir sonraki uçuşta, dört astronot vardı.
Harvard & Smithsonian’ın Cambridge, Mass’taki Astrofizik Merkezi’nden astrofizikçi ve uzay tarihçisi Jonathan McDowell, “Sanırım artık Soyuz’a bağımlı olmadığımızı söyleyebiliriz” diyor.
SpaceX Crew Dragon, 16 Kasım’da Uluslararası Uzay İstasyonu’na yaklaşıyor.
Mars’a Yolculuk
Temmuz ayında Mars’a giden üç uzay aracı Şubat 2021’de varacak. NASA’nın beşinci Marslı gezgini olan Perseverance gezgini kuru bir nehir deltasını arayacak. Eski yaşamın işaretleri için ve gelecekteki bir görevin Dünya’ya getireceği kaya örneklerini toplayacak.
Çin ve Birleşik Arap Emirlikleri, bu yılki görevlerin Kızıl Gezegene ilk başarılı yolculuklarının kutlanacağını umuyor. Mars’ın yörüngesine girdikten sonra, Çin’in Tianwen-1 uzay aracının Nisan ayında gezegenin yüzeyine bir iniş ve gezici bırakması bekleniyor.
Çin, önümüzdeki on yıl içinde Mars’tan örnekleri geri getirmeyi planlıyor ve Tianwen-1 bu görev için bir teknoloji demosu. Gezici ayrıca yüzeyin altındaki gizli su ceplerini arayacak ve Mars’ın jeolojisini ve kimyasını keşfedecek.
ABD, Çin ve Birleşik Arap Emirlikleri, Temmuz ayında Mars’ta görevler başlattı. NASA’nın Perseverance gezgini eski yaşamın işaretlerini arayacak.
BAE uzay ajansı sadece 2014 yılında kuruldu ve 2018’de ilk uydusunu fırlatarak Mars misyonunda iddialı bir sıçrama yaptı. Ülkenin Umut Yörünge Aracı, Mars’ın en büyük çözülmemiş gizemlerinden birini ele almak için kanıt toplayacak: Mars’ın havası nasıl çalışıyor?
Umut, gezegenin ekvatorunun yörüngesinde dönen ilk uzay aracı olarak, Mars’ın atmosferinin günlük, mevsimsel ve farklı irtifalarda nasıl değiştiğine dair yeni bir bakış açısı sağlayacak.
Mega takımyıldızlar
SpaceX sadece astronotları yörüngeye göndermiyor. Şirket, dünya çapında yüksek hızlı internet sağlamak için Starlink projesinin bir parçası olarak yüzlerce uyduyla işi başlattı.
Diğer şirketler de benzer “mega takımyıldızlar” başlatmayı planlıyor. Her şey çeşitli şirketlerin planlarına göre giderse, düşük yörüngede yaklaşık 100 bin uydu olacak.
McDowell, “Bu çok fazla uydu,” diyor. 1 Ağustos itibariyle, her türlü işi yapan sadece 2.787 operasyonel uydu Dünya’nın etrafında dönüyordu.
SpaceX, Ekim ortasına kadar 900’den fazla Starlink uydusu fırlatmıştı. Şirket, uyduları daha az yansıtıcı hale getirmek için koyu renkli bir kaplamayı test etti, ancak bu yeterince yardımcı olmadı.
Şimdi SpaceX, yansıtıcılığı azaltmak için küçük vizörlü uyduları piyasaya sürüyor, bu da biraz yardımcı oluyor, diyor McDowell.
SpaceX ve diğer şirketler yörüngeye binlerce internet uydusu fırlatmak istiyor. Gökbilimciler, bu yansıtıcı nesnelerin gece gökyüzü gözlemlerini bozacağından endişe ediyorlar.
İyi haber şu ki, astronomlar ve uzay şirketleri sorunu tartışıyorlar. Yazın bir toplantıda bilim insanları en kötü senaryoların simülasyonlarını sundular.
McDowell, bu mega takımyıldızların etkisi, gerçekte kaç uydunun fırlatıldığına ve ne tür bir astronomi düşündüğünüze bağlı olacağını söylüyor. En kötü etkilerden bazıları, Dünya’ya yakın asteroitleri tespit etmek için yapılan gözlemlerde olacak.
McDowell, “Hepimizi öldürecek olan gökyüzü kayalarını özleyebiliriz çünkü uydu çizgileri yörüngesini hesaplama yoluna girdi” diyor.
McDowell, yardımcı olabilecek bir şeyin, başlatılabilen uyduların özelliklerine ilişkin hükümet düzenlemeleri olduğunu söylüyor. Şirketler “yardım etmek istemekle ilgili tüm doğru sesleri çıkarıyor, ancak sesler ve eylemler aynı şey değil” diyor.
McDowell, “Ek çalışma ve azaltımlarla, yer temelli astronominin ölümcül olmadığı bir noktaya gelebileceğimizi düşünüyorum, ancak yine de büyük bir etki” diyor McDowell. “Gerçekten işin içine girene kadar tam sonuçlarını bilemeyebiliriz.”
Büyük Patlamadan kısa bir süre sonra evrenimizden dallanan bebek evrenler bize kara delikler olarak görünür. Kavli Evren Fiziği ve Matematiği Enstitüsü (Kavli IPMU), geniş bir uzmanlık yelpazesinin sinerjisinden yararlanan birçok disiplinler arası projeye ev sahipliği yapmaktadır.
Böyle bir projenin ana teması, yıldızlar ve galaksiler oluşmadan önce, erken evrende doğmuş olabilecek kara deliklerin incelenmesidir.
Bu tür ilkel kara delikler (PBH’ler) karanlık maddenin tamamını veya bir kısmını açıklayabilir, gözlenen çekim dalgalarının bazı sinyallerinden sorumlu olabilir ve Gökadamızın ve diğer galaksilerin merkezinde bulunan süper kütleli kara delikleri tohumlayabilir.
Ayrıca nötron yıldızları ile çarpıştıklarında onları yok ederek nötron açısından zengin materyali serbest bıraktıklarında ağır elementlerin sentezinde rol oynayabilirler.
Özellikle, evrendeki maddenin çoğunu oluşturan gizemli karanlık maddenin ilkel kara deliklerden oluşması heyecan verici bir olasılıktır.
2020 Nobel Fizik Ödülü, kara deliklerin varlığını doğrulayan keşiflerinden dolayı bir teorisyen Roger Penrose ve iki gökbilimci Reinhard Genzel ve Andrea Ghez’e verildi. Kara deliklerin doğada var olduğu bilindiğinden, karanlık madde için çok çekici bir adaydır.
Temel teori, astrofizik ve PBH’lerin araştırılmasında astronomik gözlemlerdeki son gelişmeler, Kavli IPMU üyeleri Alexander Kusenko, Misao Sasaki, Sunao Sugiyama, Masahiro Takada ve Volodymyr Takhistov dahil olmak üzere parçacık fizikçileri, kozmologlar ve gökbilimcilerden oluşan uluslararası bir ekip tarafından gerçekleştirildi.
Hyper Suprime-Cam (HSC), Subaru Teleskopu üzerindeki devasa bir dijital kameradır
İlkel kara delikler hakkında daha fazla bilgi edinmek için araştırma ekibi ipuçları aramaya erken evrene bakarak başladı.
Erken evren o kadar yoğundu ki, yüzde 50’den fazla herhangi bir pozitif yoğunluk dalgalanması bir kara delik yaratmaya yeterliydi. Bununla birlikte, galaksileri tohumlayan kozmolojik karışıklıkların çok daha küçük olduğu biliniyor.
Yine de, erken evrendeki bir dizi süreç, kara deliklerin oluşması için doğru koşulları yaratabilirdi. Heyecan verici bir olasılık, ilkel kara deliklerin, galaksiler ve galaksi kümeleri gibi bugün gözlemlediğimiz yapıları tohumlamaktan sorumlu olduğuna inanılan hızlı bir genişleme dönemi olan enflasyon sırasında yaratılan “bebek evrenlerden” oluşabilmesidir.
Enflasyon sırasında bebek evrenler evrenimizden dallara ayrılabilir. Küçük bir bebek evren sonunda çökecektir, ancak küçük hacimde salınan büyük miktardaki enerji bir kara deliğin oluşmasına neden olur.
Daha da tuhaf bir kader, daha büyük bir bebek evrenini beklemektedir. Einstein’ın çekim teorisi bazı kritik boyutlardan daha büyükse, bebek evrenin içeride ve dışarıda bir gözlemciye farklı görünen bir durumda var olmasına izin verir.
Bir iç gözlemci onu genişleyen bir evren olarak görürken, dışarıdan bir gözlemci (bizim gibi) onu bir kara delik olarak görür.
Her iki durumda da, büyük ve küçük bebek evrenler, bizim tarafımızdan, birden çok evrenin temel yapısını “olay ufuklarının” arkasında gizleyen ilkel kara delikler olarak görülür. Olay ufku, altında her şeyin, hatta ışığın bile hapsolduğu ve kara delikten kaçamayacağı bir sınırdır.
Hawaii’deki Subaru Teleskopu.
Andromeda galaksisindeki bir yıldız, yıldızın önünden ilkel bir kara delik geçerse, ışığını çekim teorisine göre odaklayarak geçici olarak daha parlak hale gelir.
Ekip, bu yeni çalışma PBH oluşumu için yeni bir senaryo üretti ve “çoklu evren” senaryosundaki kara deliklerin, devasa bir dijital kamera olan 8.2 m Subaru Teleskobunun Hyper Suprime-Cam (HSC) kamerasını kullanarak bulunabileceğini gösterdi.
HSC bu araştırmada neden vazgeçilmezdi? HSC, birkaç dakikada tüm Andromeda galaksisini görüntüleme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahipti.
Bir kara delik yıldızlardan birinin görüş hattından geçerse, kara deliğin çekim gücü ışık ışınlarını büker ve yıldızın kısa bir süre için öncekinden daha parlak görünmesini sağlar.
Yıldızın parlama süresi gökbilimcilere kara deliğin kütlesini söyler. HSC gözlemleriyle, aynı anda yüz milyon yıldız gözlemlenebilir ve görüş hatlarından birinden geçebilecek ilkel kara delikler için geniş bir ağ oluşturabilir.
İlk HSC gözlemleri, Ay’ın kütlesiyle karşılaştırılabilir bir kara delik kütlesine sahip, “çoklu evren” den bir PBH ile tutarlı, çok ilgi çekici bir aday olayı bildirmiştir.
Bu ilk işaretin verdiği cesaretle ve yeni teorik anlayışla yönlendirilen ekip, araştırmayı genişletmek ve çoklu evren senaryosundan PBH’lerin tüm karanlık maddeyi açıklayıp açıklayamayacağına dair kesin bir test sağlamak için yeni bir gözlem turu yürütüyor.
Yakındaki galaksiler yıldızlarını nasıl oluşturur?
Yıldızların galaksilerde nasıl oluştuğu, astrofizikte önemli bir soru olmaya devam ediyor. Yeni bir çalışma, gözlemsel ölçümlerin veriye dayalı yeniden analizinin yardımıyla bu konuya yeni bir ışık tutuyor.
Tipik olarak, yakındaki galaksilerin yıldız oluşum aktivitesinin, bu galaksilerde bulunan gaz miktarı ile orantılı olarak ölçeklendiği bulunmuştur.
Bu, galaktik yıldız oluşumunun ana faktörü kozmik mesafelerden net gaz arzına işaret eder. Yıldızlar, çoğu galaksinin yıldızlararası uzayına nüfuz eden yoğun moleküler hidrojen gazı bulutlarında doğarlar.
Yıldız oluşumunun fiziği karmaşık olsa da, son yıllarda yıldızların galaktik bir ortamda nasıl oluştuğunu anlamaya yönelik önemli ilerlemeler görülmüştür.
Ancak galaksilerdeki yıldız oluşum düzeyini nihai olarak belirleyen şey açık bir sorudur. Prensip olarak, yıldız oluşum aktivitesini iki ana faktör etkiler: Galaksilerde bulunan moleküler gaz miktarı ve gaz rezervuarının yıldızlara dönüştürülerek tükendiği zaman ölçeği.
Galaksilerin gaz kütlesi, gaz girişleri, çıkışları ve tüketimi arasındaki bir rekabet tarafından düzenlenirken, gazdan yıldıza dönüşümün fiziği şu anda tam olarak anlaşılmamıştır.
Potansiyel olarak kritik rolü göz önüne alındığında, gaz tükenmesi zaman ölçeğini gözlemsel olarak belirlemek için birçok çaba sarf edilmiştir.
Bununla birlikte, bu çabalar kısmen, mevcut algılama limitleri göz önüne alındığında güvenilir bir şekilde gaz kütlelerinin ölçülmesindeki zorluk nedeniyle çelişkili bulgulara neden olmuştur.
Tipik yıldız oluşumu, genel gaz rezervuarına bağlıdır
Zürih Üniversitesi Hesaplamalı Bilimler Enstitüsü’nde yapılan bir çalışma, gözlemsel önyargıyı en aza indirmek için algılanmayan miktarlarda moleküler veya atomik hidrojen içeren galaksileri doğru bir şekilde hesaplamak için Bayes modellemeye dayalı (Yapısal Eşitlik Modellemesi teoriye dayanan ve değişkenler arasındaki nedensel ilişkileri tahmin etmeye yarayan istatiksel bir yöntem) yeni bir istatistiksel yöntem kullanıyor.
Bu yeni analiz, tipik yıldız oluşturan galaksilerde, moleküler ve atomik hidrojenin sırasıyla 1 ve 10 milyar yıllık yaklaşık sabit zaman ölçeklerinde yıldızlara dönüştürüldüğünü ortaya koyuyor. Bununla birlikte, aşırı derecede aktif galaksilerin (“yıldız patlamaları”) çok daha kısa gaz tükenme zaman ölçeklerine sahip oldukları bulunmuştur.
Teorik Astrofizik ve Kozmoloji Merkezi’nde profesör olan Robert Feldmann, “Bu bulgular, yıldız oluşumunun aslında tüm gaz rezervuarıyla doğrudan bağlantılı olduğunu ve dolayısıyla gazın bir galaksiye girip çıkma oranına göre belirlendiğini gösteriyor” diyor. Bu analiz, yakındaki galaksilerin gözlemsel verilerine dayanmaktadır.
Atacama Büyük Milimetre / Milimetre-altı Dizisi, Kilometre Kare Dizisi ve diğer gözlemevleri ile yapılan gözlemler, kozmik tarih boyunca çok sayıda galaksinin gaz içeriğini araştırmayı vaat ediyor.
Bu yeni gözlemlerden fiziksel içeriği doğru bir şekilde çıkarmak ve galaksilerdeki yıldız oluşumunun gizemlerini tam olarak ortaya çıkarmak için istatistiksel ve veri bilimi yöntemlerinin geliştirilmesine devam etmek çok önemli olacaktır.
Güneş tutulması sırasında keşfedilip fotoğraflanan yeni bir kuyruklu yıldız
Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve NASA’nın ortak projesi Güneş Gözlemevi’ndeki kamera (solda) sol altta yeni keşfedilen kuyruklu yıldız. Birleşik görüntü (sağda) 14 Aralık’taki tam güneş tutulmasını gösteriyor.
Yeni keşfedilen bir sungrazer kuyruklu yıldızının, geçen haftaki güneş tutulması sırasında, toz parçacıklarına dönüşmeden önce güneşe yaklaşırken fotoğrafı.
Boonplod, NASA tarafından finanse edilen Sungrazer Projesi’nde yer alıyordu (herkese açık ortak, Avrupa Uzay Ajansı ve NASA Güneş Gözlemevi veya SOHO’dan gelen görüntülerde yeni kuyruklu yıldızlar aramaya davet eden bir bilim projesi).
Yeni keşfedilen C/2020 X3 kuyruklu yıldızının SOHO gözlemevi üzerindeki LASCO C2 kamerasıyla alınan görüntüsü.
NASA, C / 2020 X3 (SOHO) adlı kuyruklu yıldızın Kreutz güneş gözlüğüyle de görüldüğü söylendi. Bu kuyruklu yıldız ailesi, bin yıldan uzun bir süre önce daha küçük parçalara ayrılan büyük bir ana kuyruklu yıldızdan doğmuştur.
Sungrazers bugün güneş etrafında dönmeye devam ediyor. Boonplod, tutulmanın yaklaştığını biliyordu ve yeni kuyrukluyıldız keşfinin güneşin dış atmosferinde görünüp görünmeyeceğini görmek istiyordu.
Güneşin kırmızı renkli bir uydu görüntüsü, Güneş’in etrafında dönen parlak bir ışık lekesini gösteriyor.
NASA, tutulma görüntüsünün çekildiği sıralarda, kuyruklu yıldızın güneş yüzeyinden yaklaşık 4,3 km uzakta saatte yaklaşık 725 bin km hızla hareket ettiği hesaplandı. NASA, kuyruklu yıldızın yaklaşık 15 m çapında olduğunu bildirdi (yaklaşık bir kamyonun yarı uzunluğu kadar).
Kuyruklu yıldız daha sonra, güneşe en yakın noktasına ulaşmadan birkaç saat önce, yoğun güneş radyasyonu nedeniyle toz parçacıkları halinde parçalandı. Şili ve Arjantin’deki insanlar, geçtiğimiz hafta 2020’nin son tam güneş tutulmasına şahit oldular.
Tam bir güneş tutulması sırasında, güzel bir ışık halkası oluşturmak için ay, güneşin korona adı verilen dış atmosferini açığa çıkararak güneşin diskini kapatır, tamamen bloke eder. Kreutz sungrazer kuyruklu yıldızları en çok SOHO görüntülerinde bulunurdu.
Uzay gözlemevinin kamerası, sahte bir tutulma olayı yaratarak tam güneş tutulmalarını taklit ederek çalışır: Katı bir disk, güneşin normalde kör edici olan ışığını engelleyerek, güneşin dış atmosferini ve civarındaki kuyruklu yıldızlar gibi diğer gök cisimlerinin de daha sönük görülebilme özelliklerini ortaya çıkarır.
NASA, bugüne kadar SOHO görüntülerinde 4.108 kuyruklu yıldız keşfedildiğini ve bu kuyruklu yıldızlardan 3,524’ünün Kreutz güneş gözlüğü ile tespit edildiğini söyledi.
ESA, bilindiği kadarıyla, güneş yüzeyine veya fotosfere çarpan hiçbir kuyruklu yıldızın görülmediğini bildirdi. Kreutz sungrazers, güneş atmosferinin (korona) alt bölgelerinden geçerek yüzeyin yaklaşık 50 bin km yakınına kadar ulaşıyor.
Kuyruklu yıldızlar çoğu zaman sıcak güneş atmosferinde kısa sürede buharlaşır.
Uzaktaki galaksideki ‘kayıp’ süper kütleli kara delik bilim insanlarını şaşkına çeviriyor
Bir sanatçının süper kütleli bir kara delik izlenimi.
NASA’ya göre Süper Kütleli Bir Kara Delik Eksik
Burada bir yerde olmalı!
Gökbilimciler, kütlesinin Güneş’in üç ila 100 milyar katı olması gerektiği gerçeğine rağmen, merkezinde beklenen süper kütleli kara delik olmayan uzak bir galaksi kümesini tespit ettiler.
NASA’dan yapılan açıklamaya göre, 1999 ve 2004 yılları arasında yapılan gözlemler sırasında kara deliğin, Dünya’dan yaklaşık 2,7 milyar ışık yılı uzaklıkta olan Abell 2261 galaksi kümesinde olduğu belirlenmişti.
Yakın zamanlarda, Batı Virginia Üniversitesi’nden gökbilimciler, NASA’nın Chandra X-ışın Gözlemevi’ni ve Hubble Uzay Teleskobu’nu bölgeyi taramak için kullandılar fakat kara deliği bulamadılar. Bilinen evrendeki hemen hemen her büyük galakside süper kütleli bir kara delik bulunur.
Galaksi ne kadar büyükse, kara delik de o kadar büyüktür. Aslında, bu özel kara deliğin kayıtlardaki en büyük kara deliklerden biri olduğu tahmin ediliyordu.
Güneş’in kütlesinin yüz milyar katı diye bir fikri perspektife koymak için, Samanyolu’nun merkezi süper kütleli kara deliğinin Güneş’in kütlesinin yalnızca 4 milyon katı olduğunun tahmin edildiğini düşünmemiz gerekir.
Ama bu düşüncede eksiklikler vardır. Bu durumu açığa kavuşturmak için bilim insanları birkaç açıklama öne sürdüler.
Birincisi, kara deliğin, iki galaksinin daha da büyük bir galaksi oluşturmak için bir araya gelmesi sonucu ev sahibi galaksiden fırlatılmış olabileceği, aksi takdirde “geri dönen kara delik” olarak bilindiği fikri.
Alternatif olarak, iki galaksinin ilgili kara delikleri, ortaya çıkan mega galaksinin merkezinde devasa bir çekirdek oluşturarak daha da büyük bir süper kütleli kara deliğe dönüşebildiği fikri.
Bu fenomen henüz böyle bir ölçekte kara delikleri içeren doğrudan gözlenmemiş olsa da, gökbilimciler çok daha küçük kara delikleri içeren birleşmeleri gözlemlediler.
Bir de Batı Virjinya Üniversitesi’nden Sarah Burke Spolaor liderliğindeki bir ekip iki olası açıklama öne sürdü: Ya sadece bir kara deliğin var olmadığı ya da Chandra gözlemlerinde göze çarpacak miktarda X-ışını üretecek kadar aktif olmayan bir kara deliğin gerçekten var olduğu.
Bir sonraki aşamada bilim insanları, olaya daha yakından bakmak için NASA’nın uygulamaya konulması yaklaşmakta olan James Webb Uzay Teleskobunu kullanarak konuyu açıklığa kavuşturmayı umuyorlar.
Çalışma, evrenimizin evrimiyle ilgili modelleri doğruluyor.
Şimdiye kadar evrenimizdeki maddenin yarısından fazlası bizden gizli kaldı. Bununla birlikte, astrofizikçilerin olabileceği bir önsezi vardı: Söz gelimi iplikçikler denilen, galaksileri ve galaksi kümelerini çevreleyen ve birbirine bağlayan akıl almaz derecede büyük iplik benzeri sıcak gaz yapıları.
Bonn Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, şimdi ilk kez 50 milyon ışık yılı uzunluğunda böyle bir iplikçiği, bir gaz filamentini gözlemledi.
Yapısı, bilgisayar simülasyonlarının tahminlerine çarpıcı bir şekilde benziyor. Dolayısıyla gözlem, evrenimizin kökeni ve evrimi hakkındaki fikirlerimizi de doğrular mahiyette.
Varlığımızı küçük bir sapmaya borçluyuz. Büyük Patlama neredeyse tam olarak 13,8 milyar yıl önce gerçekleşti. Bu olay, uzay ve amanın başlangıcıdır, ama aynı zamanda bugün evrenimizi oluşturan tüm maddelerin de başlangıcıdır.
Madde başlangıçta bir noktada yoğunlaşmasına rağmen, aşırı hızda genişledi – maddenin yaklaşık tümünün homojen bir şekilde dağıldığı devasa bir gaz bulutuydu bu.
Bazı bölgelerde bulutsu diğerler bölgelerden biraz daha yoğundu. Ve bu nedenle bugün tek başına gezegenler, yıldızlar ve galaksiler var.
Bunun nedeni, daha yoğun alanların, gazı çevrelerinden kendilerine doğru çeken biraz daha yüksek çekim kuvvetleri uygulamasından kaynaklanıyordu.
Bu nedenle, zamanla daha fazla madde bu bölgelerde yoğunlaştı. Ancak aralarındaki boşluk ortamı gitgide daha büyük boşluklar halini aldı.
13 milyar yıl boyunca, bir tür sünger yapı gelişti: herhangi bir madde içermeyen büyük “delikler”, aralarında binlerce galaksinin küçük bir uzayda, sözde galaksi kümelerinde toplandığı alanlar şeklindeydi..
İnce gaz ipliği ağı
Eğer olayın gelişmesi gerçekten bu şekilde olduysa, galaksiler ve kümeler, bir örümcek ağının ince iplikleri gibi, bu gazın kalıntılarıyla hala birbirine bağlı olmalıdır.
Prof. Dr. Thomas Reiprich’e göre, “Hesaplamalara göre, evrenimizdeki tüm baryonik maddenin yarısından fazlası bu iplikçiklerde bulunur. Bu, bizim gibi yıldızların ve gezegenlerin oluştuğu maddenin biçimidir.”
İpliklerin muazzam genişlemesi nedeniyle, içlerindeki madde son derece seyreldi: Metreküpte sadece ortalama 10 parçacık içerir, bu da Dünya’da yaratabileceğimiz en iyi vakumdan çok daha seyreltik bir boşluktur.
Bununla birlikte, yeni bir ölçüm cihazı olan EROSITA uzay teleskobu ile Reiprich ve meslektaşları artık gazı ilk kez tamamen görünür hale getirebildiler.
Reiprich, “EROSITA, filamentlerdeki gazdan yayılan X-ışını radyasyonu türü için çok hassas dedektörlere sahiptir. Aynı zamanda geniş bir görüş alanına sahip – geniş açılı bir mercek gibi, gökyüzünün nispeten büyük bir bölümünü tek bir ölçümde ve çok yüksek bir çözünürlükte yakalıyor” diye konuyu açıkladı.
Böylece alet, filamentler gibi çok büyük nesnelerin ayrıntılı görüntülerinin nispeten kısa bir sürede alınmasına olanak tanıyor.
Standart modelin teyidi
Araştırmacılar çalışmalarında Abell 3391/95 adlı göksel bir nesneyi incelediler. Bu, bizden yaklaşık 700 milyon ışık yılı uzaklıkta olan üç galaksi kümesinden oluşan bir sistemdir.
EROSITA görüntüleri yalnızca kümeleri ve sayısız bireysel galaksiyi değil, aynı zamanda bu yapıları birbirine bağlayan gaz ipliklerini de gösteriyor.
Tüm filaman 50 milyon ışık yılı uzunluğunda. Ancak daha da büyük olabilir deniyor: Bilim insanları, resimlerin yalnızca bir bölümü gösterdiğini varsayıyor.
Reiprich, “Gözlemlerimizi, evrenin evrimini yeniden inşa eden bir simülasyonun sonuçlarıyla karşılaştırdık. EROSITA görüntüleri, bilgisayar tarafından üretilen grafiklere çarpıcı bir şekilde benziyor.
Bu, evrenin evrimi için yaygın olarak kabul edilen standart modelin doğru olduğunu gösterir. En önemlisi, veriler, eksik maddenin muhtemelen filamentlerde gizlendiğini gösteriyor” dedi.
Gökbilimciler İlk Kez Bir Öte Gezegenden Olası Radyo Emisyonu Tespit Ettiler
Tau Boötes b sisteminin bu sanatsal sunumunda, görünmez manyetik alanı temsil eden çizgiler, sıcak Jüpiter gezegenini güneş rüzgârından korurken gösteriliyor.
Uluslararası bir bilim ekibi, kozmosu bir radyo teleskop dizisiyle izleyerek, Boötes takımyıldızından yayılan radyo patlamalarını tespit etti – bu, güneş sistemimizin ötesindeki bir gezegenden toplanan ilk radyo emisyonu olabilir.
Cornell Üniversitesinden araştırmacı Jake D. Turner, “Radyo dünyasında bir dış gezegeni tespit etmenin ilk ipuçlarından birini sunuyoruz. Sinyal, bir ikili yıldız ve bir öte gezegen içeren Tau Boötes sisteminden geliyor.
Gezegenin kendisi tarafından üretilen bir emisyon gözlüyoruz. Bu durum, radyo sinyalinin gücünden ve kutuplaşmasından ve gezegenin manyetik alanından, kurgulanan teorik tahminlerle uyumludur” dedi.
Ekipten astrofizikçi Ray Jayawardhana, “Takip gözlemleri ile doğrulanırsa, bu radyo tespiti dış gezegenlerde yeni bir pencere açıyor ve bize onlarca ışık yılı uzaktaki yabancı dünyaları incelememiz için yeni bir yol sağlıyor” dedi.
Turner ve meslektaşları, Hollanda’daki bir radyo teleskop olan Low Frequency Array’i (LOFAR) kullanarak, kendi güneşine çok yakın, gaz halindeki dev bir gezegen olan sözde sıcak Jüpiter’i barındıran bir yıldız sisteminden gelen emisyon patlamalarını ortaya çıkardılar.
Grup ayrıca 55 Cancri (Yengeç takımyıldızında) ve Upsilon Andromeda sistemlerinde diğer potansiyel gezegen dışı radyo emisyon adaylarını da gözlemledi.
Yalnızca Tau Boötes öte gezegen sistemi – yaklaşık 51 ışık yılı uzaklıkta – önemli bir radyo imzası, gezegenin manyetik alanında benzersiz bir potansiyel pencere sergiledi.
Cornell Üniversitesi Carl Sagan Enstitüsü üyesi Turner, “bir öte gezegenin manyetik alanını gözlemlemek, astronomların bir gezegenin iç ve atmosferik özelliklerini ve yıldız-gezegen etkileşimlerinin fiziğini deşifre etmelerine yardımcı olur” dedi.
Dünyanın manyetik alanı onu güneş rüzgarı tehlikelerinden koruyarak gezegeni yaşanabilir kılıyor.
Turner, “Dünya benzeri öte gezegenlerin manyetik alanı olası yaşanabilirliklerine katkıda bulunabilir, kendi atmosferlerini güneş rüzgarı ve kozmik ışınlardan koruyarak ve ayrıca gezegeni atmosfer kaybından koruyarak bunu yapabilir” dedi.
İki yıl önce Turner ve arkadaşları, Jüpiter’in radyo emisyonu imzasını incelemiş ve bu emisyonları, uzaktaki bir Jüpiter benzeri öte gezegenden olası imzaları taklit edecek şekilde ölçeklendirmişti.
Bu sonuçlar, 40 ila 100 ışık yılı uzaklıktaki öte gezegenlerden gelecek olan radyo emisyonlarını aramak için şablon haline geldi.
Araştırmacılar, yaklaşık 100 saatlik radyo gözlemlerini inceledikten sonra Tau Boötes’te beklenen sıcak Jüpiter imzasını bulabildiler. Turner, “Bu tür bir tespitin neye benzediğini kendi Jüpiter’imizden öğrendik. Aramaya gittik ve bulduk ”diye açıkladı.
Radyo yayını imzası yine de zayıf. Tespit edilen radyo sinyalinin gezegenden geldiğine dair bazı belirsizlikler var.
Takip gözlemlerine duyulan ihtiyaç kritik olduğundan Turner ve ekibi, Tau Boötes’ten gelen sinyali takip etmek için çok sayıda radyo teleskobu kullanacak bir kampanya başlattı.
Bir sanatçının süper kütleli bir kara delik izlenimi.
