Kütleçekim dalgalarını inceleyen bilim insanları, evrenin en büyük kara deliklerinin nasıl oluştuğunu çözdüklerini düşünüyor ve spoiler: bu, ölen bir yıldızın olağan dramatik çöküşü değil. Bunun yerine, bu kozmik ağır sıkletler, Tokyo metrosunun yoğun saatinden daha sıkışık yıldız kümeleri içinde birden fazla çarpışma yoluyla büyüyen tekrar suçlular gibi görünüyor.
Cardiff Üniversitesi liderliğindeki araştırma, 153 güvenilir kara delik birleşmesini kaydeden LIGO-Virgo-KAGRA Kütleçekim Dalgası Geçici Kataloğu'nun (GWTC4) 4.0 sürümünü inceledi. Nature Astronomy'de yayınlanan ekip, en büyük kara deliklerin "ikinci nesil" nesneler olup olmadığına odaklandı - ölü yıldızlardan gelen kara delikler çarpıştığında oluşan ve daha sonra yıldızların güneş mahallemizden milyon kat daha yakın olduğu yoğun yıldız ortamlarında tekrar birleşen nesneler.
"Kütleçekim dalgası astronomisi artık sadece kara delik birleşmelerini saymaktan ibaret değil," dedi Cardiff Üniversitesi'nden baş yazar Dr. Fabio Antonini. "Kara deliklerin nasıl büyüdüğünü, nerede büyüdüğünü ve bunun bize büyük yıldızların yaşamları ve ölümleri hakkında ne söylediğini ortaya çıkarmaya başlıyor." Analiz, daha ağır olanların tuhaf bir dönüş davranışı sergilediği iki farklı kara delik popülasyonu belirledi - rastgele yönlerde hızlı dönüşler, yoğun kümelerde tekrarlanan birleşmelerden tam olarak bekleyeceğiniz şey.
"Bizi en çok şaşırtan şey, yüksek kütleli kara deliklerin ayrı bir popülasyon olarak ne kadar net bir şekilde öne çıktığıydı," diye ekledi ortak yazar Dr. Isobel Romero-Shaw. "Düşük kütleli sistemlerin aksine... yüksek kütleli sistemler, rastgele yönlerde yönlendirilmiş daha hızlı dönüşlere sahip olmakla tutarlı. Bu, kara deliklerin yoğun yıldız kümelerinde tekrar tekrar birleşmesi durumunda bekleyeceğiniz tam işaret."
Çalışma ayrıca, belirli büyüklükteki yıldızların o kadar şiddetli patlaması gerektiği için arkalarında hiçbir kara delik bırakmaması gereken yaklaşık 45 güneş kütlesi civarındaki gizemli bir "kütle boşluğu" için kanıtları güçlendiriyor. "Mevcut örneklemdeki en büyük kara delikler bize sadece yıldız evrimini değil, küme dinamiklerini anlatıyor gibi görünüyor," dedi Antonini. "Yaklaşık 45 güneş kütlesinin üzerinde dönüş dağılımı değişiyor... bu, bu kara deliklerin yoğun kümelerde daha önceki birleşmelerden geçmiş olmasıyla doğal olarak açıklanıyor."
İleriye bakıldığında, araştırmacılar bu verilerin büyük yıldızların içindeki nükleer fiziği araştırmaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor, çünkü çift-kararsızlık kütle boşluğu yıldız çekirdeklerindeki reaksiyonlara bağlı. "Gelecekte, kütleçekim dalgası verileri bilim insanlarının nükleer fizik çalışmasına yardımcı olabilir," dedi ortak yazar Dr. Fani Dosopoulou. Çünkü "nükleer fizik" denince akla gelen, birden fazla kozmik tamponlaşma geçirmiş bir kara delikten daha doğal bir şey olamaz.