İkili Kara Delik Birleşmesi: Kütleçekimsel Dalga Yaratan Tufanın İçyüzü

İki kara delik birleştiğinde, inanılmaz miktarda bir enerjiyi kütleçekimsel dalga biçiminde yayacakları uzun zamandan beri öngörülmekteydi. Salınan enerjinin akıllara durgunluk verici büyüklüğünü zihi..
Görsel Telif:

İki kara delik birleştiğinde, inanılmaz miktarda bir enerjiyi kütleçekimsel dalga biçiminde yayacakları uzun zamandan beri öngörülmekteydi. Salınan enerjinin akıllara durgunluk verici büyüklüğünü zihinde canlandırabilmek için buna eşdeğer güneş gücü hesaplandığında bulunan rakam 1023  oldu; yani 100,000,000,000,000,000,000,000 tane güneşe eşdeğer bir enerji çıkışı söz konusu! Bu heybetli kütleçekimsel enerji patlamasının büyük bölümü, kara delikler dönen tek bir delik haline gelmek üzere birleşirken yaptıkları son birkaç dönüşte salınır.

İkili kara delik sistemlerini kütleçekimsel zaman bombalarına benzetebiliriz. Var olduklarını tümüyle kütleçekimsel patlama şeklinde ilan ederler. Patlamanın geri sayım sayacı, başlangıçta iki kara delik arasında bulunan mesafeye bağlı olarak kurulmuş durumda olur. Varlıklarını ise sadece kütleçekimsel dalga astronomisi ortaya çıkarabilir.

Kozmik Kardeşler

Kara delik çiftleri birkaç farklı yolla oluşabilir. Bu yollardan biri, birlikte doğmuş iki yıldızın sonunda kara deliğe dönüşerek, ikili kara delik sistemi halini almasıdır. Evrendeki yıldızların yarısına yakını çift yıldızlar şeklindedir, yani bu oldukça sık rastlanan bir durum. Çift yıldızlar birlikte evrilir ve eğer kütleleri yeterince büyükse, hızlı yaşayıp genç ölürler. Sadece bir milyon yılın sonunda her iki yıldız da evrim geçirmiş, patlamış ve çökmüş olur. Geride kalansa, dönüştükleri ikili kara delik sistemidir.

Uzayda birere yumurta çırpıcı gibi birbirlerinin etrafında dönen ikili kara delikler çevrelerindeki yıldızları silip süpürür. Kütleleri güneşimizin 20 ila 100 katına kadar çıkabilir. Bu tür sistemlere “birlikte evrilen ikili kara delikler” denir.

Birlikte evrilen ikililer muhtemelen gelgitsel olarak kilitlenir; yani herbir yıldızın spini (kendi çevresindeki dönüşü) yörüngesel dönmesiyle uyumlanır. Böylece kara delik çiftinin spin eksenleri güneş sistemindeki gezegenlerin çoğuna benzer biçimde hizalanır. Karşılıklı hizalanmış spin, birlikte doğup evrilmiş ikili kara deliklerin en önemli imzasıdır. Bu imzayı kütleçekimsel dalga sinyallerinden ölçmek mümkündür.

Kozmik Serseriler

İkili kara delik sistemlerinin oluşabileceği bir başka yol ise nispeten yoğun bir yıldız kümesinde ayrı ayrı doğmuş iki kara deliğin birbirlerini yakalaması ile gerçekleşebilir. Uzay araçlarının güneş sisteminin dışına fırlatılmasında, gezegenlerden enerji almak için kullanılan mancınık atışı etkisi bu olayda önemli rol oynar.

Kara deliklerin yakınından geçen yıldızlar rastgele mancınık etkilerine maruz kaldıkça, kara deliker de kümeye doğru sürüklenirler. Evrenin ilk evrelerinden kalma kara delikler (normal yıldızlardan genellikle 20 kat kadar daha büyük kütleli olurlar) geçen yıldızlara enerji aktardıkça, yavaş yavaş kendi yıldız kümelerinin merkezlerine doğru gömülürler.

Milyarlarca yıl boyunca büyük kütleli kara delikler küresel kümelerin (İng. globular cluster) merkezine battıkça yoğunluk artar ve yıldızlar ile kara delikler arasındaki uzaklık, Güneş ile Pluto arası uzaklığa kadar düşebilir.

Bu süper-yoğun koşullarda kara delikler başka kara delikleri yakalayabilir. Bir kara delik çifti oluşur oluşmaz, yine yumurta çırpıcı gibi davranmaya başlarlar ve yakınlarından geçen yıldızlara enerji aktarırlar.  Her etkileşim kara delik ikilisinin küçülmesine katkıda bulunurken, ikili bir bütün halinde eşzamanlı ileri itme alır. Bu itme çoğu zaman ikiliyi kümenin dışındaki gökadalar arası uzaya gönderecek denli güçlü olur.

Böyle “yakalanmış ikili karadelikler“in, birlikte evrilen ikililerden iki önemli farkı vardır: Spin eksenleri rastgele yönelimli olur; çünkü kara deliklerin kendileri ayrı ayrı doğmuşlardır. Bu imza da kütleçekimsel dalgalarda ölçülebilir.

Gökada Tutsakları

Başka yıldızlarla gerçekleşen mancınık atışı etkileşimleri, aralarındaki uzaklık büyük olan ikililerin de enerji kaybetmesine neden olabilir. Bu durum birleşme zamanlarını kısaltırken, gökadaların merkezlerine yakın kara delik ikilileri de yaratabilir. Ancak gökadaların kütleçekimi küresel kümelerden çok daha güçlüdür. Dolayısıyla kara deliklerin yıldızlararası uzaya savrulması daha düşük bir olasılıktır.

Yıldızlardan doğan kara delikler bu farklı yollarla ikililer haline gelebilirler; bazıları gökada merkezlerinin yakınlarında yakalanırlar, bazıları doğdukları yere yakın kalırlar ve bazıları da milyarlarca yıllığına boş uzaya savrulurlar. İkili kara deliklerin hepsi birlikte sarmallaşarak kaynaşmaya doğru ilerlerler. Kaynaşmanın ne zaman gerçekleşeceği aralarındaki uzaklığa bağlıdır.

Evrende bulunan milyarlarca ikili, kozmik uzay-zaman denizindeki dalgalanmalar olan kütleçekimsel dalgalar için rastgele bir arka plan oluşturuyor olacak. Fakat sonunda birleştiklerinde, görkemli bir kütleçekimsel enerji patlaması ile kozmik bir tsunami yaratacaklar.

Kaynaşmaya Gerisayım

Kara delik ikililerinden yayılan kütleçekimsel dalga, ilerleyen bir geminin yarattığı dalgalara benzer. Dalganın alıp götürdüğü enerji, ikilinin önlenemez biçimde sarmallar çizerek birleşmesine neden olur. Yıldızlararası uzayın boşluğunda, eğer zayıf x-ışın salınımları tetikleyebilen gaza veya kuyruklu yıldızlara rastlarlarsa sadece elektromanyetik dalgalar yayabilirler. Fakat öylesine küçük ve uzaktırlar ki, geleneksel astronominin onlar algılayabilme olasılığının olmadığı söylenebilir.

Herbir kara delik sistemi bir gerisayım sayacı gibidir. Her biri başlangıç koşullarına bağlı olarak farklı bir zamana ayarlanmıştır. Çöken gazın kaotik koşullarından dolayı oldukça farklı zamanlamalar olabilir. Bazılarının sayacı evrenin yaşından daha uzun bir vakte ayarlanmış olacaktır; bazılarınki ise kozmik zaman içerisindeki belli bir an için kurulmuş olacaktır.

Uzay-zaman dokusunda sallantı yaratabilecek denli şiddetli olacak çarpışmaya her an biraz daha yaklaşılır. Patlama gerçekleştiğinde ise varlığı sadece kütleçekimsel dalga biçiminde bir etki yaratır. Çünkü normal bir patlamada etrafa saçılan saf enerji paketçikleri olan fotonlar (ışık tanecikleri), bu kez çarpışan nesnelerden yani kara deliklerden uzaklaşamayacaktır.

Dolayısıyla kara delikler çarpıştığında, gözle ya da teleskopla algılanacak herhangi bir elektromanyetik dalga salınımı olmaz. Ama uzay-zamandaki titreşimleri kulak zarımızın algılayabileceği biçime (havadaki titreşimler olan ses dalgalarına) dönüştürürsek, kütleçekimsel dalgaları dinleyebiliriz.

Bu amaçla gözlerinden sonra kulaklarını da uzaya çeviren insanlık, LIGO’nun duyarlı dedektörleri sayesinde kütleçekimsel dalgaları duymayı başardı. Bakalım evren bize nasıl öyküler anlatacak.

 


Kaynak: Phys.org, “When black holes meet: inside the cataclysms that cause gravitational waves “
< http://phys.org/news/2016-02-black-holes-meetinside-cataclysms-gravitational.html >


 

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv