Kara Delikler Yıldızlarla Çarpıştığında Ne Olur?
Kara Delikler Yıldızlarla Neden Çarpışır.?
Dünyanın COVID-19 salgınını ilk kez 5 Ocak 2020’de, birleşmeden kaynaklanan yerçekimi dalgaları, Louisiana, ABD’deki Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi’nin (Ligo ) Livingston dedektörüne ulaştı. 15 Ocak’ta, evrendeki en yoğun yıldızlar olan bir kara delik ile bir nötron yıldızının birleşmesinden kaynaklanan ikinci yerçekimi dalgası olayı keşfedildi.
Bu iki kayıt, bir kara delik ile bir nötron yıldızı arasında Dünya’da tespit edilen ilk birleşmedir. Bir kara deliğin ve bir nötron yıldızının birbirinin yörüngesinde döndüğü kara delik-nötron yıldızı ikili sistemleri tahmin edilmişti ama şimdiye kadar hiç gözlemlenmemişti.
Bir yerçekimi dalgası gözlemevinde, asılı iki ayna arasındaki mesafe bir lazerle ölçülür. Ölçüm tekniği, deney içinde yansıyan lazer ışığının örtüşmesine dayanır. İki ışık dalgası, sinyaller birbirini tam olarak iptal edecek şekilde düzenlenmiştir. Aynalar arasındaki mesafeyi dalga boyunun çok küçük bir kısmı bile değiştirmek, ölçülebilir bir ışık sinyali üretir. Görelilik teorisinin arkasındaki temel fikir, uzayın kendisinin, herhangi bir maddenin yokluğunda bile bir tür esnek yapıya sahip olmasıdır. Şişirilmiş bir balona benzer şekilde, onu tek yöne sıkabilirsiniz ve dikey yönde genişler.
Görelilik, maddenin uzayı (ve zamanı) büktüğünü ve bir kara delik ile bir nötron yıldızı gibi iki kompakt nesne arasındaki çarpışmanın, nesnelerin yakınındaki uzayın sıkışmasını ve gevşemesini hızla değiştirdiğini öngörür. Periyodik sıkıştırma ve genişleme dalgaları yayılır. Bu dalgaları ölçmenin yolu, aksi halde sabit olan iki nesne arasındaki mesafeyi izlemektir, çünkü yerçekimi dalgası, geçerken bu nesneler arasındaki boşluğun kapsamını periyodik olarak değiştirecektir. 2015 yılında tespit edilen birleşme, her biri Güneş kütlesinin yaklaşık 30 katı olan nispeten büyük iki kara delik arasındaydı.
Yeni keşiflerde, birleşen nesnelerin her birinin kütlesi Güneş’in on katından daha azdı. 5 Ocak’taki olay, kütleleri Güneş’in kütlesinin 8,9 ve 1,9 katı olan nesneleri içeriyordu ve 15 Ocak’taki birleşme, Güneş’in kütlesinin 5,7 ve 1,5 katı olan nesneler arasındaydı.
Daha küçük kütlelerin Güneş’in kütlesinin 2,2 katının altında olması önemlidir, çünkü bu, bu nesnelerin nötron yıldızları olduğunu gösterir. Nötron yıldızları o kadar yoğundur ki, güneş sistemiyle karşılaştırılabilir miktarda madde, yaklaşık 20 km’lik bir çapa sıkıştırılır. Bir nötron yıldızındaki madde o kadar yoğundur ki atomlar ezilerek nötronların oluşmasına neden olur. Yüzeylerindeki güçlü yerçekimi, onları genel göreliliğin etkilerini araştırmak için kendi başlarına ilginç getiriyor.
Bir nötron yıldızı daha da büyük hale geldiğinde, örneğin üzerine bir yıldızlararası gaz düştüğünde, nükleer kuvvetler artık yerçekimine direnemez ve yıldız bir kara deliğe çöker, o kadar kompakt bir nesne ki ışık bile çekim kuvvetine karşı koyamaz.
Samanyolu’nda nötron yıldızları ve kara delikler o kadar da nadir değildir. Bunlar, Güneş’ten önemli ölçüde daha büyük kütleli yıldızların evriminin ortak bir sonucudur. Bu tür büyük kütleli yıldızlar genellikle birbirinin yörüngesinde dönen iki yıldızla ikili sistemlerde meydana gelir. Nötron yıldızları ve karadeliklerin yerçekimi dansında kilitli oldukları ikili sistemlerde bulunması şaşırtıcı değildir. Bu tür ikili ömürleri boyunca yerçekimi dalgaları yayarlar.
Yerçekimi dalgalarının enerjisi, nesnelerin birbiri etrafındaki hareketinden gelir. Sistem yerçekimi dalgaları yayar, nesneler birbirine yaklaşır. Bu, yerçekimi dalgası emisyonunun artmasına neden olur ve son olarak, ikisi bir yerçekimi dalgası emisyonu patlamasıyla yeni, daha büyük bir kara delikte birleşir. Bu, Dünya’da tespit edilebilen şeydir.
Nötron yıldızı-karadelik sistemlerinin var olması beklenirken, onları daha önce hiç fark etmemiştik. Nötron yıldızları, artık rutin olarak tespit edilebilen radyo ve X-ışını emisyonları yayar. Yerçekimi dalgalarını aramanın dışında, kara delikler yalnızca üzerlerine bir şey düştüğünde gözlemlenebilir. Örneğin bir yıldız veya yıldızlararası gaz.
Bir kara deliğin normal bir yıldızı varsa, kara deliğin içinde kaybolmadan önce X-ışınları yayan kütle yakalayabilir. İkili karadeliklerin bariz bir gaz kaynağı yoktur ve sadece kütleçekimsel dalga deneylerinden bilinirler. Bir nötron yıldızı-kara delik sistemi prensipte radyo teleskoplarıyla keşfedilebilirdi, ancak şimdiye kadar arama başarılı olmadı. Bu yeni keşif, bu tür sistemlerin astrofiziği hakkında önemli bilgiler sağlıyor.
Nötron yıldızlarının ve kara deliklerin içinde ne olduğuna dair anlayışımızı geliştirmeye yardımcı olacak ve büyük olasılıkla görelilik teorisinin yeni testleri veya kanıtlarını sağlayacak daha fazla keşif yapılacaktır.