Evrenin uğulduyor olabileceğinden ve perşembe günü bununla ilgili bir duyuru yapılacağından bahsetmiştik. İşte o duyuruyla birlikte geldik.

Artık resmileşti. Dışarıda yıldızları artık tesadüfe bağlanamayacak şekilde sarsan bir şey var.

Dünya çapında birçok ekip bağımsız olarak pulsar adı verilen yanıp sönen yıldızların zamanlamasında galaksi boyunca ilerleyen dev, uzun dalga boylu kütleçekim dalgalarına işaret eden bir sinyal buldu. Henüz bu kütleçekim dalgalarının tam olarak tespit edildiği söylenemez; ancak baktığımız şeyin önemli bir şey olma ihtimali yüzde 99'dan fazladır.

Avustralya, ABD, Avrupa, Çin ve Hindistan'daki ekipler elde ettikleri sonuçları eş zamanlı olarak bir dizi makalede yayınlıyorlar.

"Vanderbilt Üniversitesi'nden astrofizikçi ve ABD'deki ekip NANOGrav'ın başkanı Stephen Taylor bir basın brifinginde şunları söyledi: "Son 15 yıldır Evren boyunca yankılanan ve galaksimizi yıkayarak uzay-zamanı ölçülebilir bir şekilde büken düşük perdeli bir kütleçekim dalgası uğultusu bulma görevindeydik.

"Sıkı çalışmamızın karşılığını aldığımızı duyurmaktan çok mutluyuz ve ... yerçekimsel dalgaların bu arka planına dair heyecan verici kanıtlarımız var."

Kütleçekimsel dalga astronomisi, 2015 yılında çarpışan iki kara deliğin neden olduğu uzay-zaman dalgalanmalarının tespit edilmesinin ardından nispeten yeni bir alandır. O zamandan bu yana, Dünya merkezli yerçekimsel dalga dedektörlerimiz, bu yazının yazıldığı sırada, hepsi de kompakt yıldız kütleli nesnelerin (kara delikler ve nötron yıldızları) birleşmesiyle oluşan yaklaşık 100 doğrulanmış yerçekimsel dalga olayı tespit etti.

Kütleçekim dalgaları evrendeki büyük olaylardan kaynaklanır. Kara delikler arasındaki bir çarpışmayı göle atılan bir taş, kütleçekim dalgalarını da oluşan dalgacıklar olarak düşünün. Ortam uzay-zamanın kendisidir ve ışık hızında hareket eden dalgalar her yöne doğru yayılarak uzay-zamanı algılayabileceğimiz şekilde gerer ve sıkıştırır. Daha derine inmek isterseniz, tüm arka planı burada daha ayrıntılı olarak açıkladık.

Şimdi evrende kaç tane kara deliğin çarpışıyor olması gerektiğini hayal edin. Ve kaç tane başka büyük olay bu dalgaları üretiyor olmalı. Uzay-zaman kesinlikle kütleçekim dalgalarıyla uğulduyor olmalı, ama bir sorun var. Dünya, galaksilerin merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerin birleşmesi gibi daha büyük olaylardan beklenen, ışık yılları boyunca uzanabilen nanohertz ölçeğindeki daha uzun dalga boylarında onları tespit etmek için çok küçük.

Neyse ki biz Dünya'dan çok daha büyük bir galakside yaşıyoruz. Ve galaksimizde nanohertz kütleçekim dalgalarından etkilenebilecek çok hassas zamanlanmış sinyaller yayan bir şey var: radyo pulsarlar. Bunlar son derece hızlı dönen ve manyetik kutuplarından radyo ışığı püskürten nötron yıldızlarıdır. Döndükçe, bu ışınlar kozmik bir deniz feneri gibi Dünya'nın yanından geçer ve bu darbelerin zamanlaması çok hassas olduğu için, yerçekimi dalgaları yuvarlanırken uzayın gerilme ve sıkışma şeklini tespit etmek için bunları kullanabiliriz.

Zamanlamadaki küçük bir aksaklık yeterli değildir. Ancak yeterince uzun bir zaman diliminde birbiriyle ilişkili aksaklıklara sahip yeterli sayıda pulsarınız varsa, büyük bir kütleçekim dalgasının kanıtlarını derleyebilirsiniz. Avustralya'daki Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi için 18 yıl boyunca toplam 115 pulsarı inceleyen dünyanın dört bir yanındaki farklı ekiplerin yaptığı da buydu.

"Pulsar zamanlama dizisi galaktik ölçekte bir yerçekimsel dalga dedektörüdür. Dizimizdeki pulsarlar arasında ortak bir 'gümbürtü' tespit ettik- ultra düşük frekanslarda bir sinyal."

"Uluslararası meslektaşlarımızla birlikte, bu gürültünün yerçekimi dalgalarından kaynaklandığını tanımlayan parmak izinin bir ipucunu da görüyoruz."

Bu sinyalin ipuçlarını daha önce de almıştık. Ocak 2021'de NANOGrav, pulsar zamanlama verilerinde yerçekimsel dalga arka planının ilk ipucu olduğunu düşündükleri şeyi detaylandıran bir makale yayınladı. Ocak 2022'de Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi de kendi pulsar setiyle aynı şeyi yaptı.

Şimdi, sinyalin atarcalar veya verilerdeki diğer gürültüler tarafından üretilmediğini belirlemek için yapılan özenli çalışmalardan sonra, araştırmacılar sinyalin önemli olduğu sonucuna vardılar.

NANOGrav'ın sinyali 67 pulsar arasında 4 sigma veya yüzde 99,349 güven seviyesine sahiptir. PPTA'nın sinyali daha düşük bir güven seviyesine sahiptir çünkü daha az pulsar üzerinde çalışmıştır; tespitleri sadece 30 yıldıza dayanmaktadır, ancak daha uzun bir süre boyunca. Bir keşif için altın standart 5 sigma'dır. Yani daha yapılacak çok iş var.

Reardon, "Bu henüz bir yerçekimi dalgası tespiti değil" diyor. "Bunun bir kütleçekim dalgası tespiti olduğunu doğrulamak için, örneğin daha fazla veri kullanarak bu parmak izinin daha net hale gelmesi gerekecek. Ancak bu yine de çok heyecan verici çünkü parmak izinin, pulsar zamanlama dizisi iş birlikleri koleksiyonu tarafından gözlemlenen kanıtlarda olduğu gibi, veri setlerimizde yavaşça ortaya çıkması bekleniyordu."

Henüz doğrulanmış bir yerçekimsel dalga tespiti olmadığı için araştırmacılar buna neyin sebep olduğunu kesin olarak söyleyemiyorlar. En bariz cevap süper kütleli kara delikler. Süper kütleli kara delik birleşmeleri, denizin gürültüsü gibi Evren'i kütleçekimsel dalga gürültüsüyle dolduracak bir oranda gerçekleşmelidir.

Kütleçekimsel dalga arka planının tek potansiyel kaynağı bu değildir. Kozmik sicimler, Evren'deki faz değişimleri, Büyük Patlama'yı takip eden uzayın hızlı şişmesi- tüm bunlar düşük frekanslı kütleçekim dalgaları üretebilir. (Büyük Patlama da üretmiş olabilir, ancak dalga boyu Evren'in büyüklüğü kadar olacaktır- ki bunun için kesinlikle yeterince büyük bir dedektörümüz yok).

Şu anda muhtemelen baktığımız şey süper kütleli kara delik arka planıdır.

"Her büyük galaksinin çekirdeğinde süper kütleli bir kara delik olduğunu biliyoruz. Galaksilerin çarpıştığını da biliyoruz ve çarpıştıklarında süper kütleli kara deliklerin merkeze çökmesini ve birbirlerinin etrafında dönmeye başlayarak kütleçekim dalgaları yaymasını bekliyoruz" diye açıklıyor Reardon.

"Evrende ne kadar uzağa bakarsak, bu süper kütleli kara delik sistemlerinden o kadar fazlasını görebiliriz. Uzak Evren'de yörüngede dönen süper kütleli kara deliklerden oluşan çok büyük bir popülasyon, Dünya'yı ve galaksimizdeki pulsarları yıkayan rastgele bir kütleçekim dalgaları okyanusu yaratır."

Pulsar zamanlama dizisi astronomisi uzun bir oyundur, ancak onaylanmış sinyale çok yakınız. Dünyanın dört bir yanındaki ayrı pulsar zamanlama dizileri şimdi veri kümelerini birleştirdi ve IPTA iş birliği altında bulgularını doğrulamak için çalışıyorlar. Bu doğrulama bir yıl içinde, belki de en fazla iki yıl içinde gelecektir.

Böylece nanohertz yerçekimsel dalga astronomisinde yeni ve cesur bir dönem başlayabilir. Araştırmacılar sinyali ayrıştırabilecek, özelliklerini inceleyebilecek ve uzayda patlayan büyük kütleçekimsel bozulmaların kaynaklarını bulabilecekler. Buradan yola çıkarak, süper kütleli kara deliklerin özelliklerini daha önce hiç olmadığı kadar ayrıntılı bir şekilde incelemeye bile başlayabiliriz.

"Reardon ScienceAlert'e şunları söylüyor: "Bu pulsar zamanlama dizisi çalışmaları nanohertz frekanslı kütleçekim dalgalarının ilk ipuçlarıdır.

"Evrenin gerçekten de uzayı geren ve sıkıştıran gürleyen bir okyanus olduğunu hayal etmek inanılmaz. Süper kütleli kara delikler, galaksilerin kalbinde yer alan, gazla beslenen ve yıldız oluşumunu bozan kozmik devlerdir. Pulsar gözlemlerimizin, süper kütleli kara delik çiftlerinden dalgalanan yerçekimi dalgalarının karmaşık bir haritasını ortaya çıkardığı bir gelecek için heyecanlıyım. Evrenin arka plan uğultusunu, tanımlayabildiğimiz galaksilerde yer alan süper kütleli kara delik çiftlerinden gelen yerçekimsel dalgaların kesin olarak belirlenmiş 'sıcak noktaları' ile görmeliyiz."

 

Kaynak: https://www.sciencealert.com/