Bilim insanları imkansız kara delik çarpışmasını açıkladı...

2023 yılında, dünya çapındaki astronomlar tarafından gözlemlenen ve GW231123 olarak adlandırılan bir olay, bilim insanlarını derinden şaşırtmıştır. Yaklaşık 7 milyar ışık yılı uzaklıkta meydana gelen bu olayda, benzeri görülmemiş ölçüde kütleli iki kara delik birbirine çarpmıştır. Bu kara deliklerin muazzam kütleleri ve aşırı dönüş hızları, mevcut astrofizik teorilerine göre var olmaları gerekmeyen nesnelerdir. Ancak şimdi, Flatiron Enstitüsü'nün Hesaplamalı Astrofizik Merkezi'nden gelen araştırmacılar, bu gizemli olayın nasıl mümkün olduğunu açıklamayı başarmışlardır.

Manyetik alanların gözden kaçırılan rolü

Araştırma ekibi, önceki çalışmaların gözden kaçırdığı kritik bir faktörü ortaya çıkarmıştır: manyetik alanlar. Flatiron Enstitüsü'nde astrofizikçi ve çalışmanın baş yazarı Ore Gottlieb, bu keşfin önemini vurgulayarak, hiç kimsenin bu sistemleri onlar kadar kapsamlı bir şekilde incelemediğini belirtmiştir. Daha önceki araştırmacılar, hesaplamaları basitleştirmek amacıyla manyetik alanları ihmal etmeyi tercih etmişlerdir. Ancak Gottlieb ve meslektaşları, manyetik alanları dikkate aldıklarında, bu benzersiz kozmik olayın kökenini gerçekten açıklayabileceklerini keşfetmişlerdir. Ana yıldızların yaşamlarından nihai ölümlerine kadar tüm sistemi takip eden kapsamlı simülasyonlar, bu eksik parçanın ne kadar önemli olduğunu göstermiştir.

GW231123 olayı ve yerçekimi dalgaları

GW231123 olayı, LIGO-Virgo-KAGRA işbirliği tarafından gözlemlenmiştir. Bu uluslararası işbirliği, kütleli nesnelerin hareketlerinden kaynaklanan uzay-zaman dalgalanmaları olan yerçekimi dalgalarını ölçen ileri teknoloji dedektörler kullanmaktadır. Bu dedektörler sayesinde, milyarlarca ışık yılı uzakta meydana gelen bu muazzam kozmik çarpışma, Dünya'daki bilim insanları tarafından tespit edilebilmiştir. Gözlemlenen kara deliklerin dönüş hızları, LIGO tarafından şimdiye kadar görülen en yüksek değerlerdedir ve uzay-zamanı neredeyse ışık hızında sürüklemektedir. Bu olağanüstü özellikler, araştırmacıları bu kara deliklerin nasıl oluşmuş olabileceğini sorgulamaya itmiştir.

Kütleli yıldızların yaşam döngüsü ve kara delik oluşumu

Kütleli yıldızlar yaşamlarının sonuna ulaştığında, çoğu çöker ve bir süpernova olarak patlar, geride bir kara delik bırakır. Ancak yıldızın kütlesi belirli bir aralığa düşerse, çift-kararsızlık süpernovası adı verilen özel bir tür patlama meydana gelir. Bu patlama o kadar şiddetlidir ki, yıldız tamamen yok olur ve hiçbir şey geride kalmaz. Gottlieb, bu süpernovalar sonucunda, kabaca 70 ile 140 kez güneşin kütlesi arasında kara deliklerin oluşmasını beklemiyorlardığını açıklamıştır. Bu nedenle, bu kütleli boşluğun içinde yer alan kara delikleri gözlemlemek, astronomik açıdan oldukça şaşırtıcı bir bulgudur. Teorik olarak, bu boşluktaki kütlelere sahip kara deliklerin yalnızca iki kara deliğin birleşmesi yoluyla dolaylı olarak oluşabileceği düşünülmektedir.

Birleşen kara deliklerin kaotik doğası

İki kara deliğin birleşmesi, ortaya çıkan kara deliğin dönüşünü sıklıkla bozan, inanılmaz derecede kaotik bir olaydır. GW231123 durumunda, bilim insanları bunun olası olmadığını düşünmüştür çünkü gözlemlenen kara deliklerin dönüş hızları ve kütleleri, bu tür bir birleşme senaryosunun sonucu olması için istatistiksel olarak neredeyse imkansızdır. Kara deliklerin birleşmesi sırasında meydana gelen enerji salınımı ve dinamik etkileşimler, sonuç kara deliğinin dönüş özelliklerini tamamen değiştirebilir. Bu nedenle, araştırmacılar bu muazzam kara deliklerin oluşumunun açıklanması için başka bir mekanizmanın işin içinde olması gerektiğini düşünmüştür.

Simülasyonlar ve manyetik alanların etkisi

Gottlieb ve işbirlikçileri, bu gizemi çözmek için hesaplamalı simülasyonların iki aşamasını yürütmüştür. İlk aşamada, güneşin 250 katı kütleli dev bir yıldızı, hidrojen yakmaya başladığı andan tükenip bir süpernova içinde çöktüğü ana kadar yaşamının tüm ana aşamalarında simüle etmişlerdir. Böyle kütleli bir yıldız süpernova aşamasına ulaştığında, güneşin kütlesinin sadece 150 katına ince düşmek için yeterli yakıt yakmıştır. Bu, kütlesi boşluğun üstünde olması ve geride bir kara delik bırakacak kadar büyük olması anlamına gelmektedir. İkinci simülasyon seti, manyetik alanları hesaba katarak daha karmaşık bir model oluşturmuştur.