Kalabalık Yıldız Kümesi Şimdiye Kadar Bulunan En Tuhaf Kütleçekimsel Dalgayı Açıklıyor

Kütleçekimsel dalga GW190521 tespit edildiğinde, uzay-zamanda gördüğümüz 90 kadar diğer dalgalanmadan, hem muazzam uzaklığı hem de içerdiği muazzam kütleler nedeniyle ayrılıyordu. Açıklanması daha zor olan bazı diğer ayırt edici özellikler de vardı. Gök bilimciler şimdi bunun, ilgili kara deliklerin sıkı bir şekilde paketlenmiş bir kümenin parçası olmasından kaynaklandığını öne sürüyorlar. Eğer öyleyse, bunun erken evreni nasıl gördüğümüz konusunda çok ilginç çıkarımları olabilir.

GW190521 ile ilgili kara delikler, birleşme tespit ettiğimiz en büyük kara deliklerdir; çeşitli çalışmalarla sırasıyla 80-102 ve 52-100 güneş kütlesi olarak tahmin edilmişlerdir. Birkaç güneş kütlesi enerjiye dönüştürülüp 17 milyar ışık yılı uzaktan topladığımız dalgalara dağılmış olsa da, yine de birleşmiş kara deliği oluşturmak için geride yaklaşık 150 güneş kütlesi kaldı. Bu, uzun zamandır aranan, 100 ila 100.000 güneş kütlesi arasında kütleye sahip, orta kara deliğin ilk doğrulanmış örneğini işaretliyor.

Bununla birlikte, yeni bir makalenin işaret ettiği gibi, bu, GW190521'i öne çıkaran şeylerin sonu olmaktan çok uzak. Yoğunluğunun yanı sıra, dalga belirgin bir şekilde kısaydı.

Kütleçekimsel dalgaların çoğu, ister kara delikler ister nötron yıldızları olsun, iki büyük kütlenin evrene enerji saçarken birbirlerine doğru giderek daha da yakınlaşarak sarmal hale gelmesiyle oluşur. Bunların sıradan ikili yıldızlar olarak başladıkları, önce biri, sonra diğerinin süpernova patlamaları geçirerek geride olağanüstü yoğun kalıntılar bıraktığı düşünülüyor.

Instituo Nazionale di Disica Nucleare'den Profesör Alessandro Nagar, bir açıklamada, "[GW190521] ile ilişkili sinyalin şekli ve kısalığı - saniyenin onda birinden daha az - iki kara delik arasında, sarmal bir fazın yokluğunda meydana gelen ani bir birleşmeyi varsaymamıza yol açıyor." dedi.

Teorik olarak, iki kara delik sarmal olmadan, nereye gittiklerine bakmayan iki insan gibi, birbirine çarpabilir. Ancak kara delikler, yıldız sistemleri arasındaki mesafelere kıyasla çok küçüktür. Uzak bir çölde rastgele bir yürüyüşte, birine takılıp düşmek genellikle dikkatsizlikten fazlasını gerektirir.

Nagar ve ortak yazarlar, her iki kara deliğin de yoğun bir şekilde paketlenmiş bir yıldız kümesinin parçası olmasının açıklama olabileceğini düşünüyorlar. Ne de olsa, dikkatsizler için kalabalık bir odada çarpışma olasılığı, geniş açık alanlardan çok daha fazladır. İki kara delik, birlikte doğmuş yıldızların kalıntıları olmak yerine, kümenin farklı bölümlerinden kaynaklanmış ve sonunda bir araya gelmiş olabilirler. Çarpışma muhtemelen, daha önceki bir yakın karşılaşmanın çifti birbirinin etrafında son derece dış merkezli (uzun) bir yörüngeye yerleştirdiği, iki aşamalı bir süreçti. Bu tür iki büyük cisim arasındaki herhangi bir dansta olduğu gibi, yörünge bozularak onları birbirine yaklaştırırdı ve bir uçuşu bir çarpışmaya dönüştürürdü.

Hipotez doğruysa, bu, GW190521'i kara delikler arasında dinamik bir karşılaşmanın gördüğümüz ilk örneği yapar, teorinin gerçekleşmesi gerektiğini öngördüğü bir şey, ancak çok nadiren.

Yoğun bir küme aynı zamanda daha önceki birçok birleşmenin yeri olabilirdi, bu da her iki kara deliğin çekirdek çökmesi süpernovalarının olağan ürünlerinden nasıl bu kadar büyük olduğunu açıklar. En azından daha büyük olan delik, bir yıldız çökmesinden kaynaklanabileceği düşünülenden daha büyük.

Çoğu yıldız, yavaş yavaş dağılan yoğun kümelerde doğar. Daha büyük yıldızların daha kısa ömürleri vardır, bu da tüm hidrojenlerini tüketebilmelerini ve yayılmadan önce kara deliklere çökebilmelerini makul kılar. Bu olayın ne kadar eski bir zamanda olduğu göz önüne alındığında, bu fikrin doğrulanması, yoğun yıldız kümelerinin neredeyse başından beri evrenin bir özelliği olduğunu gösterir.

Palomar Gözlemevi'nde tespit edilen bir ışık parlaması geçici olarak GW190521 ile ilişkilendirildi, bu da her iki kara deliğin, diski sonuç tarafından bozulmuş olabilecek daha da büyük bir kara deliğin yörüngesinde döndüğü önerisine yol açtı.

Çalışma Nature Astronomy'de yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.