Çarpışan kara deliklerin uzay-zamanda yarattığı dalgalanmalar, bu esrarengiz nesneler hakkında bize çok şey öğretti.
Bu yerçekimi dalgaları, karadeliklerle ilgili kütleleri, sarmallarının şekli, dönüşleri ve yönelimleri gibi bilgileri kodlar.
Bundan bilim insanları, gördüğümüz çarpışmaların çoğunun ikili sistemlerdeki kara delikler arasında olduğunu tespit ettiler. Bu 2 kara delik, birlikte kara deliklere dönüşen, daha sonra spiral çizen ve birleşen bir çift büyük yıldız olarak başladı.
Şimdiye kadar tespit edilen 90 kadar birleşmeden biri çok tuhaf olarak göze çarpıyor. Mayıs 2019'da tespit edilen GW19052, eşi benzeri olmayan uzay-zaman dalgaları yaydı.
Almanya'daki Jena Üniversitesi'nden astrofizikçi Rossella Gamba, "Morfolojisi ve patlama benzeri yapısı önceki gözlemlerden çok farklı" diyor.
"GW190521 başlangıçta birbirine neredeyse dairesel yörüngeler boyunca yaklaşan, hızla dönen iki ağır kara deliğin birleşmesi olarak analiz edildi, ancak onun özel durumu bizi başka olası yorumlar önermeye yöneltti."
Özellikle yerçekimi dalgası sinyalinin kısa, keskin süresini açıklamak zordu.
Yerçekimi dalgaları, bir gölete atılan bir kayanın dalgacıkları gibi, iki kara deliğin fiilen birleşmesiyle üretilir. Ancak ikili tarafından da üretilirler ve yoğun yerçekimi etkileşimi, iki kara delik karşı konulmaz bir şekilde yaklaşırken daha zayıf dalgacıklar gönderir.
Gökbilimci Alessandro Nagar, "Olayla ilişkili sinyalin şekli ve kısalığı iki kara delik arasında, spiral bir fazın yokluğunda meydana gelen ani bir birleşme olduğunu varsaymamıza yol açtı" diye açıklıyor.
Yerçekimsel olarak etkileşime giren bir çift kara delik ile ilgili sonuca ulaşmanın birden fazla yolu var.
Birincisi, uzayda aynı moleküler bulut parçasından bebek yıldızların oluşumundan bu yana, ikisinin uzun süredir birlikte olduğu üzerinden ilerlemek. Diğeri, uzayda hareket eden iki nesnenin, dinamik bir karşılaşma olarak bilinen şeyde yerçekimsel olarak yakalanmak için birbirine yeterince yakından geçmesidir.
Gamba ve meslektaşları bunun GW190521 için olmuş olabileceğini düşündüler, bu yüzden hipotezlerini test etmek için simülasyonlar tasarladılar. 2019'da tespit edilen garip yerçekimi dalgası sinyalini yeniden üretmeye çalışmak için yörünge, dönüş ve kütle gibi parametreleri ince ayarlayarak kara delik çiftlerini bir araya getirdiler.
Elde ettikleri sonuçlar, 2 kara deliğin bir ikili olarak başlamadığını, ancak birbirlerinin yerçekimi ağına yakalandığını, daha büyük bir kara delik oluşturmak için birbirine çarpmadan önce vahşi, eksantrik bir döngüde iki kez birbirinin yanından geçerek yuvarlandığını gösteriyor.
Gökbilimci Matteo Breschi, "Son teknoloji analitik yöntemler ve sayısal simülasyonların bir kombinasyonunu kullanarak kesin modeller geliştirerek, bu durumda oldukça eksantrik bir birleşmenin gözlemi daha önce öne sürülen diğer tüm hipotezlerden daha iyi açıkladığını bulduk" diyor.
Ekip, bu senaryonun, bu tür yerçekimi etkileşimlerinin daha olası olduğu bir yıldız kümesi gibi yoğun nüfuslu bir uzay bölgesinde daha olası olduğunu söylüyor.
Mevcut modellerimize göre, tek bir yıldızdan 65 güneş kütlesinin üzerindeki karadelikler oluşamaz; Bu kütleye sahip bir kara deliğin oluşabileceğini bilmemizin tek yolu, iki düşük kütleli nesne arasındaki birleşmelerdir.
Gamba ve meslektaşlarının çalışması, çarpışmadaki iki kara deliğin kütlelerinin yaklaşık 81 ve 52 güneş kütlesinde olduğunu buldu; bu, önceki tahminlerden biraz daha düşük, ancak kara deliklerden biri hala tek yıldız çekirdeği çöküşü ile oluşum sınırının üzerinde.
Modellerimizde ince ayar yapılması gerekip gerekmediği hala belirsiz, ancak daha büyük yapıların daha küçük nesnelerin sürekli olarak birleştirilmesi yoluyla oluştuğu hiyerarşik birleşmeler, büyük bir yoğun nesne popülasyonuna sahip bir küme ortamında daha olasıdır.
Daha kesin konuşabilmek için GW190521 gibi daha fazla tespit harika olurdu.
Araştırma Nature Astronomy'de yayınlandı.