Caltech öncülüğündeki araştırma, LIGO-Virgo-KAGRA gözlem ağından elde edilen verilerle, süpernova patlaması yaşamadan kara delik oluşturan yıldızların varlığını işaret ediyor.
Yeni Bulgular ve Araştırmanın Amacı
Evrenin en büyük yıldızları öldüğünde genellikle büyük bir süpernova patlaması ile parçalarını uzaya fırlatıyor. Ancak bazı büyük yıldızların, patlama olmaksızın içe çökerek nötron yıldızları veya kara deliklere dönüşebileceği teorileri mevcuttur. Caltech’ten bir ekibin yürüttüğü yeni çalışma, LIGO-Virgo-KAGRA ağı verilerini kullanarak, bu tür başarısız süpernovalardan oluşan kara deliklerin varlığına dair ipuçları sunuyor.
Bu araştırma, doğrudan başarısız süpernova kanıtları bulmasa da, önceki yerçekimi dalgası gözlemlerinin teorisyenlerin öngördüğü bu tür bir kara delik popülasyonu ile örtüştüğünü göstermektedir.
LIGO-Virgo-KAGRA Ağı ve Kara Delik Çarpışmaları
LIGO, Ulusal Bilim Vakfı’nın (National Science Foundation) finanse ettiği Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi, 2015 yılında çarpışan iki kara delikten gelen yerçekimi dalgalarının doğrudan tespit edilmesiyle tarih yazmıştı. İtalya’daki Virgo dedektörü ve Japonya’daki Kamioka Yerçekimi Dalgası Dedektörü (KAGRA) ile birlikte bu ağ, şimdiye kadar 300’den fazla kara delik çarpışması tespit etti.
Caltech’ten fizik profesörü ve William H. Hurt Bursiyeri Katerina Chatziioannou, “Evren’deki birleşen kara deliklerin büyük çoğunluğu, Güneş’in yaklaşık 10 katı kütlesine sahip,” diyor. “Verilerimiz, bu kara delik grubunun ortak bir kökeni olabileceğini ve başarısız süpernova geçirmiş olabileceklerini gösteriyor.”
Kara Deliklerin Kütle Dağılımı ve Öne Çıkan Bulgular
Araştırmada, LIGO-Virgo-KAGRA ağı tarafından son 10 yılda tespit edilen 257 kara delik birleşiminin kütle dağılımı incelendi. Veriler, 10 güneş kütlesi civarında önemli bir zirve olduğunu gösteriyor; bu, birleşimlerin üçte üçünü oluşturuyor. Ayrıca, 12 ila 16 güneş kütlesi aralığında belirgin bir kara delik eksikliği tespit edildi.
Isaac Legred, “10 güneş kütlesine sahip kara deliklerin sürekli birleştiğini görüyoruz. Ancak 14 güneş kütlesine sahip kara deliklerin neden bu kadar nadir olduğunu merak ediyoruz. Kütle dağılımındaki bu boşluk, 10 güneş kütlesi olan kara deliklerin oluşumunda özel bir fiziksel sürecin etkili olduğunu gösteriyor,” diyor.
Kara Deliklerin Dönüş Hızları ve Sonuçlar
Araştırmacılar, kara deliklerin dönüş hızlarının dağılımını da inceledi. 10 güneş kütlesine sahip kara deliklerin dönüş hızlarının, genel kara delik örneğine göre daha dar bir aralıkta yer aldığı görüldü. Bu bulgular, 10 güneş kütlesine sahip kara deliklerin genel popülasyondan farklı olduğunu ve muhtemelen ortak bir kökene sahip olabileceğini destekliyor.
Legred, “Gökyüzüne bakıp patlamadan kaybolan büyük yıldızların tarihini incelemeye çalışabiliriz, ancak bu zordur çünkü patlamadan kaybolup karanlık bir gökyüzü bırakırlar. Bu çalışma ile yerçekimi dalgası verilerinin, özel bir tür başarısız süpernova sonucu oluşan ikili kara deliklerin çoğunun oluşumuyla tutarlı olduğunu gösteriyoruz,” şeklinde açıklama yapıyor.
Gelecek Araştırmalar ve Fonlama
Bu çalışma, “Düşük kütleli başarısız süpernovalar ve kara delik birleşim kütle dağılımındaki 10 zirvesi” başlığıyla yayınlandı. Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı, ABD Enerji Bakanlığı ve Simons Foundation tarafından finanse edildi. LIGO, Caltech ve MIT tarafından işletilmektedir.
