2,5 milyar ışıkyılı uzaklıkta, güneşin kütlesinin 800 milyon katı olan iki süper kütleli kara delik çarpışmak üzere
Her bir kara deliğin kütlesi, güneş kütlesinin 800 milyon katından fazladır.Bu iki süper kütleli kara delik, ölüm sarmalında yavaş yavaş yaklaştıkça, uzay ve zamanda dalgalanan yerçekimi dalgaları yaymaya başlayacaklar. Bu kozmik dalgalanmalar, diğer süper kütleli kara deliklerin yerçekimi dalgalarının arka plan gürültüsüne eklenecek. Önemli çarpışmadan önce bile, süper kütleli kara delik çiftinin yaydığı yerçekimi dalgaları, çok daha küçük kara delikler ve nötron yıldızları tarafından tespit edilen yerçekimi dalgalarını gölgede bırakacaktır. New York'taki Iron Dragon Enstitüsü'ndeki Hesaplamalı Astrofizik Merkezi'nin araştırmacılarından ve araştırmacılarından biri olan Chiara Mingarelli şunları söyledi: Süper kütleli kara delik ikili yıldızlarının ürettiği yerçekimi dalgaları, evrendeki en büyüğüdür.
Süper kütleli kara delik çiftinden gelen yerçekimi dalgaları, LIGO tarafından tespit edilen yerçekimi dalgalarından bir milyon kat daha büyük. Araştırma, Princeton Üniversitesi'nde yardımcı araştırmacı olan Andy Goulding tarafından yönetildi. Goulding, Mingarelli ve işbirlikçilerinin Princeton Üniversitesi ve Washington, DC'deki ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı'ndan bulguları 10 Temmuz 2019'da Astrophysical Journal Letters'da yayınlandı. Bu iki süper kütleli kara delik, Dünya'dan yaklaşık 2,5 milyar ışık yılı uzaklıkta oldukları için özellikle ilginçtir.
Astronomide uzaktaki nesneleri gözlemlemek zamana bakmak gibi olduğundan, bu kara delik çifti etrafımızdaki evrenden 2,5 milyar yıl daha genç bir evrene aittir. Tesadüfen, gökbilimciler bir kara deliğin güçlü yerçekimi dalgaları üretmeye başlamasının yaklaşık aynı zaman aldığını tahmin ediyorlar. Bugünün evreninde kara delikler zaten bu yerçekimi dalgalarını yayıyorlar, ancak ışık hızında seyahat etseler bile, bu dalgaların bize ulaşması milyarlarca yıl alacaktır. Ancak bu iki kara delik hala çok kullanışlıdır. İkili kara deliklerin keşfi, bilim insanlarının şu anda tespit edebileceğimiz yakınlardaki kaç tane süper kütleli kara deliğin yerçekimi dalgaları yaydığını tahmin etmesine yardımcı olabilir.
Kütleçekim dalgalarının arka planını saptamak, galaksi füzyonunun sıklığı, süper kütleli kara delik çiftlerinin tamamen kaynaşıp kaynaşmayacağı veya birbirlerinin etrafında neredeyse sonsuz bir dönüşe girip girmeyecekleri gibi astronomideki en büyük bilinmeyen sorunların bazılarını çözmeye yardımcı olacaktır. Princeton Üniversitesi'nde astrofizik profesörü olan araştırmanın ortak yazarı Jenny Greene şunları söyledi: Süper kütleli kara deliklerin birleşip birleşmeyeceğini bilmiyoruz. Bu, astronomi ve kara delik fiziği üzerine çalışan herkes için büyük bir utanç kaynağı. Gözlem açısından bu çözmemiz gereken uzun vadeli bir sorundur.Süper kütleli kara delikler milyonlarca hatta milyarlarca güneş kütlesini içerir.
Samanyolu da dahil olmak üzere hemen hemen tüm galaksilerin çekirdeğinde en az bir canavar bulunur. Galaksiler birleştiğinde, süper kütleli kara delikler buluşur ve birbirlerinin etrafında dönmeye başlarlar. Zamanla, gaz ve yıldızlar kara delikten geçerken ve enerji çalarken, bu yörünge küçülecektir. Bununla birlikte, süper kütleli kara delik yeterince yaklaştığında, bu enerji hırsızlığı neredeyse biter. Bazı teorik çalışmalar, kara delikler arasındaki mesafenin yaklaşık 3,2 ışıkyılı olduğunu göstermiştir. Bu yavaşlama neredeyse sonsuza kadar devam ediyor ve parseklerin son sorunu olarak biliniyor. Bu durumda, yalnızca çok nadir bulunan üç veya daha fazla süper kütleli kara delik grubu birleşmeye neden olacaktır.
Gökbilimciler sadece durgun ikili arayamazlar, çünkü kara delikler 1 parsek uzakta olmadan çok önce, iki ayrı nesne olarak ayırt edilemeyecek kadar yakındırlar. Ek olarak, son 1 parsek bariyerini aştıklarında ve yaklaştıklarında yalnızca güçlü yerçekimi dalgaları üretecekler (bu yeni keşfedilen süper kütleli kara delikler, yaklaşık 430 parsek uzakta, 2,5 milyar ışıkyılı uzaklıkta gözlendi. ). Son parsek sorunu yoksa, gökbilimciler evrenin süper kütleli kara delik çiftlerinden kaynaklanan yerçekimi dalgaları ile dolu olmasını bekliyorlar. Bu sese yerçekimi dalgası arka planı denir. Bu biraz geceleyin cırcır böceklerinin sesine benzer. Bir kriketin diğerinden ayırt edilmesi imkansızdır, ancak gürültünün boyutu kaç tane cırcır böceği olduğunu tahmin etmeye yardımcı olabilir.
İki süper kütleli kara delik nihayet çarpışıp birleştiğinde, kükreyişleri diğer tüm kara delikleri gölgede bıraktı. Bununla birlikte, bu tür olaylar kısa ömürlüdür ve son derece nadirdir, bu nedenle bilim adamları bunları yakın gelecekte bulmayı beklemiyorlar. Süper kütleli kara delik çiftlerinin ürettiği yerçekimi dalgaları, LIGO ve Başak gibi deneylerde şu anda gözlemlenebilen frekansları aşıyor. Bunun aksine, kütleçekim dalgası avcıları, metronom gibi davranan pulsarlar adı verilen özel bir yıldız kümesine güvenirler. Hızla dönen yıldız, sabit bir ritimle radyo dalgaları yayar. Geçip giden bir yerçekimi dalgası Dünya ile pulsar arasındaki boşluğu uzatır veya sıkıştırırsa, ritim biraz bozulacaktır.
Yerçekimi dalgasının arka planını tespit etmek için bu pulsar zamanlama dizilerinden birini kullanmak sabır ve çok sayıda izlenen yıldız gerektirir. Bir pulsarın ritmi, on yılda ancak birkaç yüz nanosaniye bozulabilir. Arka plan gürültüsü ne kadar büyükse ve zamanlama paraziti ne kadar fazlaysa, ilk algılama o kadar hızlıdır. Goulding, Green ve ekipteki diğer gözlemci gökbilimciler, bu iki süper kütleli kara deliği tespit etmek için Hubble Uzay Teleskobu'nu kullandılar. Süper kütleli kara delikler, optik teleskoplarla doğrudan gözlemlenemese de, parlak yıldız kümeleri ve güçlü yerçekiminin çektiği sıcak gazla çevrilidirler. Tarihin belirli bir döneminde, yeni keşfedilen süper kütleli kara delik çiftine sahip galaksi "temelde evrendeki en parlak galaksi" dir.
Daha da önemlisi, galaksinin çekirdeği alışılmadık derecede büyük iki gaz sütunu fırlatıyor. Araştırmacılar, muhteşem gaz bulutlarının kökenini ortaya çıkarmak için Hubble Uzay Teleskobu'nu galaksiye doğrultduktan sonra, galaksinin bir değil iki büyük kara delik içerdiğini keşfettiler. Daha sonra gözlemciler, keşfi yerçekimi dalgaları bağlamında açıklamak için yerçekimi dalgası fizikçisi Mingarelli ve Princeton Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Chris Pardo ile çalıştı. Bu keşif, dünyanın algılama aralığında kaç tane süper kütleli kara delik çiftinin olduğunu tahmin etmek için bir dayanak noktası sağlar.
Önceki tahminler, süper kütleli kara delik çiftlerinin gerçek gözlemlerinden ziyade galaksi füzyonunun bilgisayar modellerine dayanıyordu. Bu bulgulara dayanarak Pardo ve Mingarelli, iyimser koşullar altında Samanyolu yakınlarında yerçekimi dalgaları yayan yaklaşık 112 süper kütleli kara deliğin olduğunu tahmin ediyor. Bu nedenle, süper kütleli kara deliğin yerçekimi dalgası arka planının ilk tespiti önümüzdeki beş yıl içinde tamamlanmalıdır. Böyle bir test yapılmazsa, nihai parsek sorununun çözülemeyeceğini kanıtlayacaktır. Ekip şu anda yeni keşfedilen süper kütleli kara delik çiftlerine benzer diğer galaksileri gözlemliyor. Daha fazla çift bulmak, tahminin daha da hassaslaştırılmasına yardımcı olacaktır.
