Bunu denemek ister misiniz? Yerçekimi dalgası verilerini kullanarak kara deliklerin özelliklerini hesaplamak için matematiksel bir yöntem!
West Virginia Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Sean McWilliams, kara deliklerin özelliklerini yerçekimi dalgası verilerinden hesaplayabilen matematiksel bir yöntem geliştirdi. Yöntemi açıklayan bir makale yazdı ve şimdi Physical Review Letters'da yayınlanmak üzere kabul edilen arXiv'de yayınladı. LIGO dedektörü ile çalışan bir ekip yerçekimi dalgalarını tespit ettiklerini duyurduğunda, tüm dünyada manşetlere çıktı. O zamandan beri oradaki ve diğer yerlerdeki personel kara delikleri daha iyi anlamayı, nötron yıldızlarını birleştirmeyi ve sonunda yerçekiminin kendisini ortaya çıkarmayı umarak bu çalışmaya devam ediyor.
Ancak bu tür çalışmalar bir açıdan engellendi - yerçekimi dalgalarının kaynağı, kara delikleri birleştirmek o kadar karmaşık ki, insanlar ürettikleri sinyallerin matematiksel olarak açıklanamayacağını düşünüyor. Bunun yerine, bilim adamları bu sinyalleri bilgisayar simülasyonları tarafından üretilenlerle karşılaştırarak yorumluyorlar. Bu yeni çabada McWilliams (kendisi LIGO Bilimsel İşbirliği Komitesi üyesidir) sinyalleri hesaplamak için kullanılabilecek matematiksel formüller geliştirdiğini iddia ediyor. Hesaplama, bir kara deliğin etrafındaki alan olan, olay ufku mesafesinin yaklaşık üç katı olan ve bir nesnenin kara deliğin içine düşmeden karadeliğin etrafında dönebileceği en içteki kararlı dairesel yörüngeyi (ISCO) kullanmayı içerir.
ISCO, bu sorunu çözmek için matematiksel yöntemler arayan astrofizikçiler için tarihsel olarak zor bir problem olmuştur. McWilliams şöyle açıkladı: Birleştirilmiş kara deliğin son durumunu basitçe görmezden geldi, böylece bu sorunu önledi. Bunun yerine, küçük bir kütle son kara deliğe döndüğünde ve sonunda rahatsız edildiğinde ne olacağını hesaplamak için genel göreliliği kullandı. Bunun, ISCO'dan ve dahili sinyalleri hesaplamasına izin verdiğine dikkat çekti. Analiz yöntemi, kara deliklerin çarpışmasıyla oluşan yerçekimi dalgalarını incelemek için oluşturduğu iki formülü kullandı. Ve sonuçların simülasyon sonuçları kadar doğru olduğunu söyledi.
Araştırmacılar daha fazla kara delik çarpışması gözlemledikçe, bunlar gelecekteki genel görelilik testlerinde ve LIGO'dan gelen verilerin analizinde kullanılabilir. McWilliams'ın iddiaları doğrulanmadan önce, alandaki diğerlerinin daha fazlasını yapması gerekiyor. Bu, temel modun dışındaki harmonik katkılar da dahil olmak üzere, keyfi kütle oranları ve spin vektörleri ile kara delik ikili yıldızlarının geç birikmesi, birleşmesi ve halka damlası için çok doğru ve eksiksiz bir analiz modelidir. Bu model, yalnızca doğrusal olmayan etkilerin tüm birleşme süreci boyunca küçük kaldığını varsayar ve daha sonraki ikili (ikili yıldız birleşme) evrim dinamiklerinin fiziksel anlayışına dayalı olarak oluşturulur.
Özellikle, dinamik ikili uzay-zamanın davranışsal eğilimi, statik birleşmenin kalan uzay-zamanının, birleşme gerçekleşmeden önce bile doğrusal bozulması gibidir. Model, birleşme kapanış aşaması boyunca kendi belirsizlik aralıkları dahilinde en doğru sayısal korelasyon sonuçlarıyla tutarlıdır ve bunu yapar, örneğin, sayısal korelasyonlarla test etmek için şu anda mevcut olan ikili parametreleri geçer. Tüm alan aralığı. Ek olarak, model, ilgili parametre uzaylarının çoğunda kalan uzay-zamanın en içteki kararlı dairesel yörüngesini birleştirmek için yeterince doğru tutabilir, bu da sonraki birikimi açıklamak için fenomenolojik serbestlik derecelerini uygulama ihtiyacını büyük ölçüde azaltır.
