LIGO’nun En Keskin Tespiti: Stephen Hawking Teorisi Doğrulandı!

LIGO’nun yerçekimsel dalgaların keşfi—güçlü evrensel olaylardan kaynaklanan uzay-zaman dalgalanmaları—astrofiziği dalgadan çok tsunami gibi vurdu. Onuncu yıl dönümüne girerken, uluslararası iş birliği, bu sefer kara delik fiziğinde iki gizemi birden çözerek yeni bir bilimsel dönüm noktası oluşturdu.

Bugün Physical Review Letters dergisinde yayınlanan bir makale, LIGO-VIRGO-KAGRA (LVK) İşbirliği’nin bugüne kadarki en net kara delik birleşme sinyalini yakaladığını anlatıyor. GW250114 adlı sinyalin daha detaylı analizi, 1971’de Stephen Hawking ve 1963’te Roy Kerr tarafından yapılan iki büyük tahmini doğruluyor.

İlk olarak, kara delikler birleştiğinde, yeni oluşan kara deliğin, birleşen iki parçanın toplam genişliğinden daha geniş olduğundan emin olduk. İkinci olarak, kara deliklerdeki yerçekimsel rahatsızlıkları tanımlamak için yalnızca iki metriğe ihtiyacımız var: kütle ve dönü.

“Gerçekten güzel, önemli bir sonuç,” dedi Arthur Kosowsky, yeni çalışmaya dahil olmayan Pittsburgh Üniversitesi’nde bir teorik fizikçi, Gizmodo’ya attığı bir e-postada. Sonuçlar, “dönen bir kara deliğin temel doğası hakkında bir doğrulama ve aynı zamanda güçlü alan genel görelilik teorisinin etkileyici bir testi” olarak nitelendirildi.

Sonuçlar, 2015’te LIGO’nun tespit ettiği ilk yerçekimsel dalga sinyalinden neredeyse on yıl sonra geldi. 2021 yılında, fizikçiler 2015 sinyalini kullanarak Hawking’in teoremini test etti. Bu test için %95 güven seviyesi hesaplandı, ancak yeni, daha temiz sonuçla bu oran etkileyici bir şekilde %99.999’a yükseldi—bu, modern bilimde “doğru”ya erişim kadar yakın.

“On yıl önce evrende kara deliklerin çarpıştığından emin olamazdık,” dedi Steve Fairhurst, LIGO sözcüsü ve Birleşik Krallık’taki Cardiff Üniversitesi’nde fizikçi, Gizmodo’ya. “Şimdi haftalık olarak birkaç kara delik birleşmesini gözlemliyoruz. Bugüne kadar gözlemlenen 300 yerçekimsel dalga adayı ile evrendeki kara deliklerin nüfusunu saymaya başlıyoruz.”

Kara deliklerin çınlaması

Kara delikler birleşme sırasında pek çok kütle kaybeder. Bu şiddetli olay ayrıca bir kara deliğin dönüşünü hızlandırarak alanını azaltabilir. Hawking ve Jacob Bernstein’ın kara delik alanı teoremi bu faktörlere rağmen, birleşmenin ürününün daha büyük bir kara delik üreteceğini öne sürer.

GW250114’i üreten birleşmede, başlangıçtaki kara delikler yaklaşık 240.000 kilometre kare alan sergilemişken, son kara deliğin yüzey alanı 400.000 kilometre kare ölçülmüştür. Nihai ürünü göz önüne alırsak, Güneşimizin 63 katı kütleye sahip olup saniyede 100 devirle dönüyor, araştırmaya göre.

LIGO üyeleri tarafından geliştirilen “Müzikal” yazılım—aralarında Gregorio Carullo, Birleşik Krallık’taki Birmingham Üniversitesi’nde bir astrofizikçi—takıma böyle hassas ölçümler yapmasını sağladı. Bu araç, esasen, her kara deliği daha geniş birine dönüşürken “duymalarını” sağladı, ve hassasiyet seviyelerini on yıl öncesine göre dört kat artırdı.

Kara delikler siyah olduğu için “içlerine bakmak” çok zordur, dedi Carullo, Gizmodo’ya bir video görüşmesinde. Yerçekimsel dalga deneyleri kolay bir çözüm sunar, çünkü yerçekimi tarafından kontrol edilen her şey teknik olarak yerçekimsel dalgalar üretir. Devasa, huysuz kara delikler özellikle gürültülüdür—ve bu sinyallere ayarlanmada daha iyi oluyoruz, diye açıkladı.

“Kara delikler çarpıştığında, bu karakteristik sesleri yayarlar ve bu sesler kara deliğe özgüdür,” dedi Carullo. “Bu sesleri veya notaları duyabiliyorsak ve bunlar sadece kütle ve dönüyle belirleniyorsa, kara deliğin kütlesini ve dönüsünü çıkarabilirsiniz.”

Bu durumun mümkün olması kara delikleri bu kadar olağanüstü kılan şeydir, diye ekledi. “Kara delikler korkutucu bir şey olarak düşünülür, ancak aslında hayal edebileceğiniz en basit şeydir.”

Bilginin birleşimi

Heyecan verici bir şekilde, yerçekimsel dalga astronomisi hala “çocukluk çağında,” dedi Fairhurst. LIGO’nun Nobel ödüllü keşfi elbette büyük bir adım oldu, ancak bu proje için belirlenmiş sona ulaşmış değiliz. GW250114’in keşfi, astronomide yeni bir bölümün başlangıcını işaret etti.

“Önümüzdeki yıllarda, dedektörlerin hassasiyetinin artışını görmeye devam edeceğiz, ve bu da daha fazla ve daha yüksek kaliteli gözlemler sağlayacak,” dedi Fairhurst. “Bir noktada, astrofiziksel olarak açıklamak zor olan, genel göreliliğin tahminlerine tam olarak uymayan veya beklenmedik bir kaynaktan gelen bir sinyal gözlemleyebiliriz.”

Bir basın açıklamasında, LIGO’nun kurucularından biri olan Kip Thorne, LIGO’nun tarihi yerçekimsel dalga tespiti hemen sonrasında Stephen Hawking’in ona, cihazın onun alan teoremini test edip edemeyeceğini sorduğunu hatırladı. Hawking ne yazık ki LIGO’nun bunu sonunda yaptığı zaman hayatta değildi.

Bu anekdot ve LIGO’nun GW250114’e ulaşma hikayesi, teori ve deney açısından kuşaklar boyu süregelen keşiflerin birleşerek evren anlayışımızı nasıl genişlettiğini gösteriyor. Ve bu, gerçekten heyecanlanmamız gereken bir durum.