Yasak sayılan iki dev kara deliğin birleşmesi, daha önce düşünüldüğü kadar imkansız olmayabilir. Yeni bir araştırmaya göre söz konusu kara delikler beklenenin altında kütleye sahip.
23 Kasım 2023'te yerçekimi dalgası dedektörü LIGO, iki kara deliğin birleşmesiyle oluşan uzay-zaman kırışıklıklarını tespit etti. GW231123 olarak adlandırılan bu sinyal, Güneş'in 140 katı kütlesindeki bir kara deliğin 100 güneş kütlesi barındıran bir diğeriyle çarpıştığını gösteriyordu.
Bu durum araştırmacılarda şaşkınlık yarattı çünkü yıldız evriminin yaygın modelleri bu kadar kütleli kara delikleri, özellikle de bu ikisi kadar hızlı dönenleri açıklamakta zorlanıyor. Bilim insanları böyle tuhaf bir kara delik ikilisinin nasıl oluşabileceğini açıklamaya çalışırken, yeni araştırmanın ekibi bunun açıklanmasına gerek olmadığını öne sürüyor. Onlara göre bu kara deliklerin kütleleri bir illüzyondan ibaret.
Bu illüzyonun anahtarı, Albert Einstein'ın 1915'te öngördüğü genel görelilik kuramı tarafından ilk kez tahmin edilen kütleçekimsel merceklenme olayı. Genel görelilik aynı zamanda yerçekimi dalgalarının varlığını da ilk kez öngören kuramdır. Kurama göre kütlesi olan cisimler, dört boyutlu bir varlık olan uzay-zamanı büker. Bir cismin kütlesi arttıkça eğrilik artar ve yerçekimi bu eğrilikten kaynaklanır.
Kütleçekimsel merceklenme, arka plandaki bir nesneden gelen ışığın ön plandaki kütleli bir nesnenin yanından geçmesiyle oluşur. Ön plandaki nesne uzay-zaman dokusunu öyle büker ki ışığın yolu eğrilir. Bu sayede aynı arka plan kaynağından gelen ışık, ne kadar saptığına bağlı olarak Dünya'ya farklı zamanlarda ulaşabilir.
Yolculuk süresindeki bu fark, arka plan kaynağını büyütme etkisi yaratabilir ve bu yöntem, normalde çok soluk olduğu için görülemeyen uzak ve kadim galaksileri gözlemlemek için büyük ölçüde kullanıldı.
Araştırma ekibi bu etkinin yerçekimi dalgaları için de geçerli olduğunu düşünüyor. GW231123 sinyalinin, kara delikleri olduğundan daha büyük göstermiş olabilecek kütleçekimsel olarak merceklenmiş uzay-zaman kırışıklığına bir örnek olduğu öne sürülüyor.
Albert Einstein Enstitüsü'nde Astrofiziksel ve Kozmolojik Görelilik Bölümü'nde grup lideri olan ekip üyesi Miguel Zumalacárregui, açıklamada "Işık gibi yerçekimi dalgaları da kütleli cisimler tarafından saptırılabilir, büyütülebilir ve birden fazla sinyale bölünebilir" dedi. "Yerçekimi dalgaları için kırınım ve girişim etkileri, merceklenmiş sinyalleri tanımlamak ve incelemek için bize ek bir yol sunuyor."
Bu olasılığı araştırmak için ekip, kütleçekimsel merceklenmenin matematiksel bir modelini geliştirdi ve bunu analiz edecek kadar güçlü ve hızlı bir yazılım oluşturdu.
Araştırma sırasında Albert Einstein Enstitüsü'nde bulunan ekip üyesi Srashti Goyal, "GW231123'ün yaklaşık 190 ila 850 güneş kütlesindeki kompakt bir cisim tarafından ya da küresel bir yıldız kümesi gibi geniş bir yapı tarafından saptırılıp bozulduğunu varsayarsak gözlenen yüksek kütleleri anlayabiliriz" dedi. "Ayrıca merceklenme yorumu olağandışı yüksek dönüşlere de ihtiyaç duymuyor."
Ekip olayı bu varsayımı dikkate alarak modellediğinde, birleşmenin 240 güneş kütlesi olarak öngörülen sistem yerine 140 güneş kütlesi kütlesindeki bir sistemi içerdiğini buldu.
Ekip GW231123 yerçekimi dalgası sinyalini mercekleyen kütleli cismin tam olarak ne olduğunu bilmiyor. Ancak ne olursa olsun, ekip haklıysa mercek oldukça özel bir şey olabilir.
Zumalacárregui, "Analizimizde merceğin doğası büyük bir gizem olmaya devam ediyor, çünkü 100 ila 1.000 güneş kütlesi arasındaki bireysel kompakt merceklerin son derece nadir olması gerekiyor" dedi. "Gelecek çalışmaların bu tür merceklerin oluşup oluşamayacağını ya da bu olayı yıldızlar da dahil olmak üzere daha hafif cisimlerin bir topluluğunun açıklayıp açıklayamayacağını ortaya koyması gerekecek."
Ekip GW231123'ün ilk kütleçekimsel olarak merceklenmiş yerçekimi dalgası sinyali olup olmadığını henüz kesin olarak söyleyemiyor. Bu tür sinyalleri bulmak, LIGO gibi dedektörlerin duyarlılığının yükseltilmesini gerektirecek.
Bu gelişmeden önce bile araştırma, yerçekimi dalgası astronomisinin evrenin en şiddetli olaylarından bazılarını incelemedeki faydasına işaret ediyor.
Ekibin araştırması 25 Ağustos'ta Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı.
