Kara delikler birleştiğinde çan gibi çalacaklar
İki kara delik çarpıştığında, iki yıldızın olabileceği gibi birbirleriyle çarpışmazlar. Bir kara delik, uzayın yalnızca kütlesi, dönüşü ve elektrik yükü ile tanımlanabilecek oldukça kavisli bir bölgesidir, bu nedenle iki kara delik, tek bir kara delikte birleşirken şiddetli yerçekimsel dalgalanmalar yayar. Yeni kara delik, dönen basit bir kara deliğe yerleşene kadar yerçekimi dalgaları yaymaya devam ediyor. Bu kararlılık dönemi, alt döngü olarak bilinir ve deseni, yerçekimi fiziğinin en derin gizemlerinden bazılarına dair ipuçları içerir.
Lazer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) gibi yerçekimi dalgası gözlemevleri, çoğunlukla kara delik birleşmeleri için ilham dönemine odaklanmıştır. Bu, iki kara deliğin birbirinin etrafında dönerek güçlü yerçekimi dalgalarından oluşan ritmik bir akış oluşturduğu dönemdir. Gökbilimciler buradan, orijinal kara deliklerin kütlesini ve dönüşünü ve ayrıca birleştirilmiş kara deliğin kütlesini ve dönüşünü belirleyebilirler. Gözlemlediğimiz yerçekimi dalgalarının modeli, Einstein’ın genel görelilik denklemleri tarafından yönetilir ve gözlemi teoriyle eşleştirerek kara delikler hakkında bilgi ediniriz.
Genel görelilik yerçekimini çok iyi tanımlar. Yaptığımız tüm yerçekimi testleri arasında hepsi genel görelilik ile aynı fikirde. Ancak Einstein’ın teorisi, diğer çok ince fiziksel teori olan kuantum mekaniği ile iyi çalışmıyor. Bu nedenle fizikçiler, genel görelilikte kuantum teorisiyle daha uyumlu değişiklikler önerdiler. Bu değiştirilmiş teoriler altında, birleştirilmiş karadeliklerin halka şeklinde küçük farklılıklar vardır, ancak bu farklılıkları gözlemlemek mümkün olmayacaktır. Ancak iki yeni çalışma, bir sonraki LIGO çalışmasında bunu nasıl gözlemleyebileceğimizi gösteriyor.
İlk çalışmada ekip, Teukolsky denklemi olarak bilinen şeye odaklandı. Saul Teukolsky ilk önce denklemlerin yerçekimi dalgalarını analiz etmek için etkili bir yöntem olduğunu öne sürdü. Denklemler yalnızca klasik genel görelilik için geçerlidir, bu nedenle ekip, değiştirilmiş genel görelilik modelleri için denklemleri değiştirmenin bir yolunu geliştirdi. Hem değiştirilmiş Teukolsky hem de Teukolsky denklemlerinin çözümlerinin çözülmesi için bir süper bilgisayar gerekmediğinden, ekip kara delik halkalarını farklı yerçekimi modellerinde karşılaştırabilir.
İkinci çalışma, LIGO verilerini kullanarak bunun nasıl yapılacağına bakar. Genel farklılıklara odaklanmak yerine, bu çalışma şiirsizlik teorisi olarak bilinen şeye odaklanıyor. Genel görelilik, iki kara deliğin nasıl birleştiği önemli değil, nihai birleşen kara deliğin yalnızca kütle, dönüş ve yük ile tanımlanması gerektiğini öngörür. Çarpışmadan kalan herhangi bir “saç” veya özellik içeremez. Genel göreliliğin bazı değiştirilmiş versiyonlarında, kara delikler tüysüz teoriyi ihlal edebilecek belirli özelliklere sahip olabilir. Bu ikinci çalışmada, yazarlar bunun genel göreliliği bazı değiştirilmiş teorilere karşı test etmek için nasıl kullanılabileceğini gösteriyor.
LIGO en son gözlem çalışmasına yeni başladı, bu nedenle test için yeterli verinin bulunması biraz zaman alacak. Ama yakında Einstein’ın eski teorisinin yeni bir gözlemsel testine sahip olabiliriz ve bunun kütleçekiminin nihai teorisi olmadığını kanıtlayabiliriz.
referans: Li, Dongjun ve ark.Genel göreliliğin dışındaki kara deliklerin dönme pertürbasyonları: Tyukolsky denkleminin bir modifikasyonu. ” X fiziksel inceleme 13.2 (2022): 021029.
referans: Ma, Sizheng, Ling Sun ve Yanbei Chen.”Temizleme modu ile kara delik spektroskopisi. ” Fiziksel inceleme mektupları 130.2 (2023): 141401.
