İspanya’daki Santiago de Compostela Üniversitesi’ne bağlı Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) ekibi, kütleçekim dalgalarının (KD) sağladığı bilgi akışını kullanarak, iki kara deliğin birleşmesi sonucu oluşan artık kara deliğin geri tepmesini nicel olarak belirledi. Çalışma, 2019’daki üçüncü gözlem döneminde Advanced LIGO ve Virgo tarafından kaydedilen, eşit olmayan kütleli ikili birleşmesi GW190412 sinyali üzerine inşa edildi. Ekip, geri tepmenin hızını 50 km/s’nin üzerinde hesapladı; bu hızın, bir küresel kümeye bağlı sistemi dışarı atmaya yetebileceğine dikkat çekildi. Ayrıca tekmenin uzaydaki yönü, Dünya’ya olan doğrultu, sistemin yörünge açısal momentumu ve birleşmeden saniyeler önceki ayrılma çizgisi referans alınarak tanımlandı.
KÜTLEÇEKİM DALGALARI PENCERESİ
KD’ler, kaynaklarında oluşan şiddetli süreçlerin (kara delik birleşmeleri, süpernovalar, nötron yıldızı çarpışmaları vb.) uzay-zamanda bıraktığı dalgalanmalar olarak ışık hızında yayılır. 1916’da Einstein tarafından öngörülen bu sinyaller, zayıf genlikleri nedeniyle olağanüstü hassas dedektörler gerektirir. İlk doğrudan tespit, Eylül 2015’te GW150914 olayıyla geldi; o tarihten bu yana yaklaşık 300 birleşme bildirildi. Yeni çalışma, bu genç veri evreninde geri tepme vektörünün tamamının çıkarılabildiğini göstererek gözlemsel relativite açısından bir ilk sundu.
YÖNTEMİN KALBİ
Kaynağın çevresinde farklı yönlerde yayılan KD kipleri, gözlemciye göre farklı kombinasyonlarla ölçülür. Bu yönel duyarlılık, sinyal morfolojisindeki ince farkların geometrik konum bilgisine çevrilmesini sağlar. Ekip, genel görelilik çerçevesinde kaynağın kütle ve dönüş parametrelerinden yola çıkarak, geri tepme büyüklüğünü ve yönünü birlikte çözen bir analiz kurguladı. Yöntem, 2018’de geliştirilmiş; ancak “çok enstrümanlı orkestraya” benzeyen zengin kiplere sahip uygun bir sinyalin görülmesi GW190412 ile mümkün oldu.
KOZMİK TEKME HARİTASI
Analize göre, GW190412’nin artık kara deliği ≥50 km/s hızda tekme aldı. Yön tayininde, Dünya–kaynak doğrultusu, yörünge açısal momentum vektörü ve birleşme öncesi bileşenler arası ayrılma doğrultusu birlikte kullanıldı. Böylece, milyarlarca ışık yılı uzaktaki bir cismin 3B hareketinin yalnızca kütleçekim dalgalarıyla yeniden kurulması başarıldı; bu, KD astronomisinin ayırt edici gücünü gösteren nadir örneklerden biri oldu.
ÇARPICI SONUÇLAR
Geri tepmenin hız ve yönünün olay bazında ölçülebilmesi, aktif galaktik çekirdekler (AGN) gibi yoğun ortamlarda gerçekleşen birleşmelerde beklenen elektromanyetik ‘parlamaların’ yorumlanmasına doğrudan katkı sunacak. Parlamanın görünürlüğü, tekmenin Dünya’ya göre konumuyla yakından ilişkili olduğundan, yeni yöntem GW–EM eşleşmelerinin rastlantısal çakışmalardan ayrıştırılmasında kritik rol oynayabilir.
İZLEK VE BEKLENTİ
Araştırma ekibi, yaklaşımın LIGO–Virgo–KAGRA ağının yeni gözlem dönemlerinde daha geniş bir olay örneklemine uygulanmasını hedefliyor. Orta vadede, LISA gibi uzay tabanlı dedektörlerin erişeceği farklı kütle ve frekans rejimlerinde, geri tepmelerin nüfus düzeyinde istatistiklenmesi ve galaktik çekirdeklerden kaçış olasılıklarının daha hassas modellenmesi bekleniyor.
