Bilim insanları, Güneş'in kütlesinin 225 katı büyüklüğünde, bugüne kadarki en büyük kara delik birleşmesini tespit etti: "Şu anda mümkün olanın sınırında."

Uluslararası LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) işbirliği, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilen LIGO gözlemevlerini kullanarak şimdiye kadar gözlemlenen en büyük kütleli kara deliklerin kütleçekim dalgalarıyla birleşmesini tespit etti. Bu güçlü birleşme , Güneş'imizin yaklaşık 225 katı kütleye sahip son bir kara delik ortaya çıkardı. GW231123 olarak adlandırılan sinyal, LVK ağının 23 Kasım 2023'teki dördüncü gözlem döngüsü sırasında tespit edildi.

Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi LIGO, 2015 yılında kütleçekim dalgalarını, yani uzay-zamandaki dalgalanmaları ilk kez doğrudan tespit ederek tarihe geçti. Bu dalgalar, Güneş'imizin kütlesinin 62 katı kütleye sahip bir kara delik oluşumuyla sonuçlanan bir kara delik birleşmesinden kaynaklanıyordu. Sinyal, biri Louisiana, Livingston'da, diğeri Washington, Hanford'da bulunan LIGO'nun ikiz dedektörleri tarafından ortaklaşa tespit edildi.

O zamandan beri LIGO ekibi, İtalya'daki Virgo dedektörü ve Japonya'daki KAGRA (Kamioka Yerçekimi Dalgası Dedektörü) ortaklarıyla bir araya gelerek KLV İşbirliği'ni oluşturdu. Bu dedektörler, dördüncü analiz döngülerinde toplamda 200'den fazla kara delik birleşmesini, 2015'teki ilk döngünün başlangıcından bu yana ise toplamda yaklaşık 300 kara delik birleşmesini gözlemledi.

Şimdiye kadarki en büyük kara delik birleşmesi (2021'de GW190521 adlı bir olayla meydana geldi), Güneş'in kütlesinin 140 katıydı. En son olay olan GW231123'te ise, 225 Güneş kütlesindeki kara delik, her biri Güneş'in kütlesinin yaklaşık 100 ve 140 katı olan kara deliklerin birleşmesiyle oluşmuştu.

Kara delikler yüksek kütlelerinin yanı sıra hızla da dönerler. Cardiff Üniversitesi'nden ve LVK İşbirliği üyesi Mark Hannam, "Bu, kütleçekim dalgaları kullanarak gözlemlediğimiz en büyük kütleli ikili kara delik sistemi ve kara delik oluşumu anlayışımız için gerçek bir zorluk teşkil ediyor," diyor. "Bu kütledeki kara delikler, yıldız evriminin standart modellerinde yasaklanmıştır. Bir olasılık, bu ikili sistemdeki iki kara deliğin, daha küçük kara deliklerin daha önce birleşmesiyle oluşmuş olmasıdır."

Caltech'teki LIGO'nun yönetici direktörü Dave Reitze şöyle açıklıyor: "Bu gözlem, kütle çekim dalgalarının evrendeki kara deliklerin temel ve egzotik doğasını nasıl benzersiz bir şekilde ortaya koyduğunu bir kez daha gösteriyor."

GW231123'teki kara deliklerin yüksek kütlesi ve son derece hızlı dönüşü, hem kütleçekim dalgası algılama teknolojisinin hem de mevcut teorik modellerin sınırlarını zorluyor. Sinyalden doğru bilgi elde etmek, hızla dönen kara deliklerin karmaşık dinamiklerini hesaba katan modellerin kullanılmasını gerektiriyordu.

Portsmouth Üniversitesi'nden (İngiltere) ve LVK üyesi Charlie Hoy, "Kara delikler, Einstein'ın genel görelilik teorisinin izin verdiği sınıra yakın bir hızla dönüyor gibi görünüyor," diye açıklıyor. "Bu durum, sinyalin modellenmesini ve yorumlanmasını zorlaştırıyor. Bu, teorik araçlarımızın gelişimini ilerletmek için mükemmel bir örnek çalışma."

Araştırmacılar, analizlerini geliştirmeye ve bu aşırı olayları yorumlamak için kullanılan modelleri iyileştirmeye devam ediyor. Birmingham Üniversitesi'nden (Birleşik Krallık) ve LVK üyesi Gregorio Carullo, "Toplumun bu karmaşık sinyal örüntüsünü ve tüm etkilerini tam olarak çözmesi yıllar alacak," diyor. "En olası açıklama bir kara delik birleşmesi olsa da, daha karmaşık senaryolar, beklenmedik özelliklerini çözmenin anahtarını elinde tutuyor olabilir."

LIGO, Virgo ve KAGRA gibi kütleçekim dalgası dedektörleri, şiddetli kozmik olayların neden olduğu uzay-zamandaki küçük bozulmaları ölçmek üzere tasarlanmıştır. Dördüncü gözlem döngüsü Mayıs 2023'te başladı ve döngünün ilk yarısından (Ocak 2024'e kadar) ek gözlemler bu yaz sonunda yayınlanacak.

Caltech'te doktora sonrası araştırmacı ve LVK üyesi Sophie Bini, "Bu olay, enstrümantasyon ve veri analizi yeteneklerimizi şu anda mümkün olanın sınırlarına kadar zorluyor," diyor. "Yerçekimi dalgası astronomisinden ne kadar çok şey öğrenebileceğimizin ve keşfedilmeyi bekleyen ne kadar çok şey olduğunun güçlü bir örneği."