AZ 
Yeni LVK kataloqu 128 cazibə dalğası namizədi əlavə etdi, bu da aşkarlamaları ikiqat artırdı
Jennifer Chu, Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən
redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Şəkildə göstərilən Qravitasiya-Dalğa Keçici Kataloqu 4.0, LIGO, Virgo və KAGRA qravitasiya dalğası rəsədxanaları tərəfindən 2015-2024-cü illər arasında aşkar edilən kosmik birləşmələrin qeydidir. Hər panel fərdi bir hadisənin – iki qara dəliyin, iki neytron ulduzunun və ya hər birindən birinin kosmosda bir yerdə birləşməsinin zaman və tezlik imzasıdır. Müəllif: Ryan Nowicki / Bill Smith / Karan Jani
Kainatdakı ən sıx cisimlər toqquşub birləşdikdə, zorakılıq yüz milyonlarla, hətta milyardlarla il ərzində məkan və zaman arasında əks-səda verən cazibə dalğaları şəklində dalğalar yaradır. Yer kürəsindən keçənə qədər bu cür kosmik dalğalar çətinliklə fərqlənir.
Buna baxmayaraq, alimlər qlobal cazibə dalğası rəsədxanaları şəbəkəsi sayəsində onları aşkar edə bilirlər: ABŞ-da yerləşən Milli Elm Fondunun Lazer İnterferometri Qravitasiya Dalğası Rəsədxanası (NSF LIGO), İtaliyadakı Virgo interferometri və Yaponiyadakı Kamioka Qravitasiya Dalğası Detektoru (KAGRA). Birlikdə, rəsədxanalar uzaq astrofiziki toqquşmalardan qaynaqlana biləcək cazibə sahəsindəki zəif titrəmələri “dinləyir”.
LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Əməkdaşlıq şirkəti, Astrophysical Journal Letters jurnalının qarşıdan gələn xüsusi sayında təqdim olunan cazibə dalğası aşkarlamalarının ən son toplusunu nəşr edir . Nəticələrdən görünür ki, kainat kosmik toqquşmaların kaleydoskopu ilə hər tərəfə əks-səda verir.
LVK-nın Qravitasiya Dalğası Keçici Kataloqu-4.0 (GWTC-4), rəsədxanaların 2023-cü ilin may ayı ilə 2024-cü ilin yanvar ayı arasında baş verən dördüncü və ən son müşahidə dövrünün bir hissəsindən cazibə dalğalarının aşkarlanmasını əhatə edir. Bu doqquz aylıq dövrdə rəsədxanalar 128 yeni cazibə dalğası “namizədi” aşkar etdilər, bu da siqnalların çox güman ki, həddindən artıq, uzaq astrofiziki mənbələrdən gəldiyini göstərir. (LVK dördüncü dövrədə indiyə qədər təxminən 300 birləşmə aşkar etdi, lakin bunların hamısı hələ LVK kataloqunda görünmür.)
Bu ən yeni məhsul, əvvəllər üç müşahidə mərhələsindən toplanmış 90 namizədin yer aldığı cazibə dalğası kataloqunun ölçüsünü ikiqatdan çox artırır.
“Bu kataloqla edə biləcəyimiz gözəl elm, cazibə qüvvəsi dalğası detektorlarının həssaslığında əhəmiyyətli dərəcədə irəliləyişlər və daha güclü analiz üsulları sayəsində mümkün olur”, – deyə MIT Elm Məktəbinin dekanı və Curtis və Kathleen Marble Astrofizika professoru olan LVK üzvü Nergis Mavalvala bildirib.
Kardiff Universitetinin professoru və LIGO Elmi Əməkdaşlıq sözçüsü Stiven Ferherst deyir: “Son on ildə qravitasiya dalğası astronomiyası ilk aşkarlamadan yüzlərlə qara dəlik birləşməsinin müşahidəsinə qədər irəliləyib. Bu müşahidələr bizə qara dəliklərin nəhəng ulduzların çökməsindən necə əmələ gəldiyini daha yaxşı anlamağa, kainatın kosmoloji təkamülünü araşdırmağa və ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin getdikcə daha dəqiq təsdiqini təmin etməyə imkan verir.”Ulduz Qəbiristanlığında Messalar GWTC4. Müəllif: LIGO-Virgo-KAGRA / Aaron Geller / Northwestern
‘Kənarları itələmək’
Qara dəliklər ölən ulduzdakı bütün maddə tək bir nöqtəyə çökdükdə yaranır. Buna görə də qara dəliklər kainatın ən sıx cisimlərindən biridir. Qara dəliklər çox vaxt cazibə qüvvəsi vasitəsilə bir-birinə bağlı olaraq cüt-cüt əmələ gəlir. Bir-birinə doğru spiral şəklində hərəkət etdikcə, daha böyük bir qara dəliyə birləşməzdən əvvəl cazibə dalğaları şəklində çoxlu miqdarda enerji yayırlar.
İkili qara dəlik, NSF-in LIGO rəsədxanaları tərəfindən 2015-ci ildə edilən ilk cazibə dalğası aşkarlamasının mənbəyi idi və toqquşan qara dəliklər o vaxtdan bəri aşkar edilən bir çox cazibə dalğalarının mənbəyidir. Bu cür “çörək və yağ” ikili sistemlər adətən oxşar ölçülü (adətən günəşdən bir neçə on dəfə daha kütləvi) iki daha böyük qara dəlikdə birləşən qara dəlikdən ibarətdir.
Qravitasiya dalğaları, həmçinin qara dəliyin nəhəng ulduzun son dərəcə sıx qalıq nüvəsi olan neytron ulduzu ilə toqquşması nəticəsində də yarana bilər. İki qara dəliyin toqquşması yalnız qravitasiya dalğaları yaratsa da, neytron ulduzunun toqquşması da işıq yarada bilər ki, bu da alimlərin araşdıra biləcəyi hadisə haqqında daha çox məlumat verir. LVK rəsədxanaları ilk üç müşahidə mərhələsində qara dəlik və neytron ulduzunun toqquşmasından, eləcə də iki neytron ulduzu arasında baş verən iki toqquşmadan siqnallar aşkar etmişdir.
Bu gün dərc edilən ən yeni aşkarlamalar, cazibə dalğaları yaradan daha çox müxtəlif ikili sistemləri ortaya qoyur. Qara dəlik ikili sistemlərinə əlavə olaraq, yenilənmiş kataloqa ən ağır qara dəlik ikili sistem; asimmetrik, əyri tərəfli kütlələrə malik qara dəlikləri olan ikili sistem; və hər iki qara dəliyin olduqca yüksək spinlərə malik olduğu ikili sistem daxildir. Kataloqda həmçinin iki qara dəlik-neytron ulduzlu ikili sistem də var.
Qlazqo Universitetinin tədqiqatçısı və LVK üzvü olan həmmüəllif Daniel Williams deyir: “Bu kataloqdan gələn mesaj budur: Biz ‘parametr fəzası’ adlandırdığımız şeyin yeni hissələrinə və tamamilə yeni qara dəliklər növünə doğru genişlənirik. Biz, həqiqətən də, kənarları genişləndiririk və daha kütləvi, daha sürətli fırlanan və astrofiziki cəhətdən daha maraqlı və qeyri-adi olan şeylər görürük.”
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Qeyri-adi siqnallar
LIGO, Virgo və KAGRA rəsədxanaları interferometr adlanan L formalı, kilometr miqyaslı alətlərdən istifadə edərək cazibə dalğalarını aşkarlayır. Alimlər hər tunelin uzunluğu boyunca lazer işığını göndərir və hər şüanın mənbəyinə qayıtması üçün lazım olan vaxtı dəqiq ölçürlər. Onların vaxtındaki hər hansı kiçik bir fərq, cazibə dalğasının lazer işığından keçib onu xırdaca yellədiyi anlamına gələ bilər.
LVK-nın dördüncü müşahidə mərhələsinin birinci seqmenti üçün qravitasiya dalğası aşkarlamaları yalnız LIGO-nun eyni interferometrlərindən istifadə etməklə aparılmışdır – biri Vaşinqton ştatının Hanford şəhərində, digəri isə Luiziana ştatının Livinqston şəhərində yerləşirdi. LIGO detektorlarına edilən son yeniləmələr onlara təxminən 1 milyard işıq ili və ya 360 meqaparsek məsafədəki ikili neytron ulduzlarından gələn siqnalları və on dəfələrlə daha uzaqda yerləşən qara dəlikləri əhatə edən ikili sistemlərdən gələn siqnalları axtarmağa imkan vermişdir.
Siqnal axtarış prosesində iştirak edən, Miluokidəki Viskonsin Universitetinin aspirantı və həmmüəllif və LVK üzvü Amanda Baylor deyir: “Qravitasiya dalğasının detektorunuza nə vaxt daxil olacağını heç vaxt təxmin edə bilməzsiniz. Bir gündə beş, hər 20 gündə bir aşkarlama ola bilər. Kainat çox təsadüfi bir şeydir.”
LIGO-nun O4 müşahidə mərhələsinin birinci mərhələsində aşkar etdiyi daha qeyri-adi siqnallar arasında bu günə qədər aşkar edilən ən ağır qara dəlik ikili olan GW231123_135430 da var idi . Alimlər siqnalın hər biri Günəşdən təxminən 130 dəfə böyük olan normaldan daha ağır iki qara dəliyin toqquşmasından yarandığını təxmin edirlər. (Aşkarlanan birləşən qara dəliklərin əksəriyyəti təxminən 30 günəş kütləsinə bərabərdir.) GW231123_135430-un daha ağır qara dəlikləri, hər birinin daha yüngül “əcdad” qara dəliklərin əvvəlki toqquşmasının məhsulu ola biləcəyini göstərir.
Digər diqqət çəkən məqam isə ən yüksək spiral fırlanmaya malik qara dəlik qoşa ulduzu olan GW231028_153006-dır. Bu, hər iki qara dəliyin çox sürətlə, işıq sürətinin təxminən 40%-i qədər fırlandığı deməkdir. Yenə də, elm adamları bu qara dəliklərin əvvəlki birləşmələrin məhsulu olduğuna və iki kiçik, ilhamverici qara dəlikdən yaradıldıqlarına şübhə edirlər.
O4 sınağı həmçinin qeyri-adi dərəcədə əyri tərəfli bir cüt olan və biri digərindən iki dəfə böyük olan GW231118_005626-nı da aşkar etdi.
Kataloqun təhlilinə töhfə verən MIT aspirantı, LVK-nın həmmüəllifi Cek Heynzel deyir: “Qara dəliklər kolleksiyamızdakı diqqət çəkən məqamlardan biri onların geniş xüsusiyyətlər spektridir. Bəziləri Günəşimizin kütləsindən 100 dəfə çox, digərləri isə Günəşin kütləsindən cəmi bir neçə dəfə kiçikdir. Bəzi qara dəliklər sürətlə fırlanır, digərlərinin isə ölçülə bilən fırlanması yoxdur. Biz hələ də qara dəliklərin kainatda necə əmələ gəldiyini tam başa düşmürük, lakin müşahidələrimiz bu suallara çox vacib bir fikir verir.”
Kosmik əlaqələr
Ən yeni qravitasiya dalğası aşkarlamalarından sonra elm adamları qara dəliklərin populyasiya kimi xüsusiyyətləri ilə bağlı əlaqələr qurmağa başladılar.
MIT-də fizika üzrə dosent və MIT LIGO Laboratoriyasının üzvü, LVK üzvü Salvatore Vitale deyir: “Məsələn, bu məlumat dəsti kainat tarixində daha əvvəl toqquşmuş qara dəliklərin sonradan toqquşmuş qara dəliklərdən daha böyük fırlanmalara malik ola biləcəyinə inancımızı artırdı”.
Bu fikir, erkən kainatda qara dəliklərin hansı şərtlər tərəfindən yarana biləcəyi ilə bağlı maraqlı suallar doğurur.
Yeni kəşflər həmçinin alimlərə Albert Eynşteynin cazibə qüvvəsini məkan və zamanın həndəsi xüsusiyyəti kimi təsvir edən ümumi nisbilik nəzəriyyəsini sınaqdan keçirməyə imkan verib.
“Qara dəliklər ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin ən ikonik və ağılsız proqnozlarından biridir”, – deyə həmmüəllif və LVK üzvü, Ostindəki Texas Universitetinin fizika üzrə dosenti Aaron Zimmerman bildirib. O əlavə edib ki, qara dəliklər toqquşduqda, “müşahidə etdiyimiz demək olar ki, hər hansı digər prosesdən daha intensiv şəkildə məkanı və zamanı silkələyirlər. Fiziki nəzəriyyələrimizi sınaqdan keçirərkən, nəzəriyyələrimizin ən çox dağılma ehtimalı və kəşf etmək üçün ən yaxşı şansımız olduğu üçün ən ekstremal vəziyyətlərə baxmaq yaxşıdır.”
Alimlər Eynşteynin nəzəriyyəsini bu günə qədər müşahidə edilən ən “səs-küylü” cazibə dalğası siqnallarından biri olan GW230814_230901 istifadə edərək sınaqdan keçirdilər . Təəccüblü dərəcədə aydın siqnal alimlərə siqnalın hər hansı bir aspektinin Eynşteynin nəzəriyyəsinin proqnozlarından kənara çıxa biləcəyini görmək üçün onu ətraflı araşdırmaq şansı verdi. Bu siqnal onların ümumi nisbilik testlərinin hədlərini aşdı, əksəriyyətini uğurla keçdi, lakin ətraf mühit səs-küyünün belə ekstremal ssenaridə başqalarına necə meydan oxuya biləcəyini göstərir.
Zimmerman deyir: “İndiyə qədər nəzəriyyə bütün sınaqlarımızdan keçir. Amma biz həm də öyrənirik ki, kainatın bizə verdiyi bütün məlumatlara uyğunlaşmaq üçün daha dəqiq proqnozlar verməliyik.”
Yenilənmiş kataloq həmçinin alimlərə kosmologiyada əsas bir sirri açmağa kömək edir: Kainat bu gün nə qədər sürətlə genişlənir? Alimlər buna Habbl sabiti kimi tanınan bir sürəti ölçməklə cavab verməyə çalışıblar. Müxtəlif astrofiziki mənbələrdən istifadə edən müxtəlif metodlar ziddiyyətli cavablar verib.
Qravitasiya dalğaları Habl sabitini ölçmək üçün alternativ bir yol təqdim edir, çünki elm adamları bu dalğaların mənbəyindən nə qədər uzaqlaşdığını nisbətən sadə şəkildə hesablaya bilirlər.
“Birləşən qara dəliklərin həqiqətən unikal bir xüsusiyyəti var: Onların Yerdən nə qədər uzaqda olduqlarını siqnallarını təhlil etməklə deyə bilərik”, – deyə həmmüəllif və LVK üzvü, kataloq məlumatlarının kosmoloji şərhlərində iştirak edən Qlazqo Universitetinin müəllimi Reyçel Qrey bildirir. “Beləliklə, hər bir birləşən qara dəlik bizə Habbl sabitinin ölçüsünü verir və bütün cazibə dalğası mənbələrini birləşdirməklə bu ölçmənin nə qədər dəqiq olduğunu xeyli artıra bilərik.”
LVK-nın bütün kataloqundakı bütün cazibə dalğası aşkarlamalarını təhlil edərək, elm adamları kainatın meqaparsaniyaya saniyədə 76 kilometr sürətlə (təxminən yarım milyard işıq ili enində kvadrat həcm) genişləndiyini göstərən Habl sabitinin yeni, müstəqil qiymətləndirməsini hazırladılar .
“Bu metod üçün hələ ilkin mərhələdir və daha çox cazibə dalğası mənbəyi aşkar etdikcə dəqiqliyimizi əhəmiyyətli dərəcədə artıracağımızı gözləyirik”, – deyə Qrey bildirir.
Kataloqun təhlilinin bir hissəsinə rəhbərlik edən və Kaltex LIGO Laboratoriyasında postdoktorluq edən Lusi Tomas deyir: “Hər yeni qravitasiya dalğası aşkarlanması bizə kainatın tapmacasının başqa bir hissəsini on il əvvəl edə bilmədiyimiz şəkildə açmağa imkan verir. Gələcək müşahidələrlə hansı astrofiziki sirləri və sürprizləri aşkar edə biləcəyimizi düşünmək inanılmaz dərəcədə həyəcanvericidir.”
Nəşr detalları
AG Abac və digərləri, GWTC-4.0: Qravitasiya Dalğası Keçici Kataloqunun 4.0 versiyasına giriş, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae0c06
Jurnal məlumatı: Astrofizika Jurnal Məktubları
Əsas anlayışlar
KosmologiyaAstronomik qara dəliklərAstronomik detektorlarQravitasiya dalğalarıKainatı sürətləndirənİkili ulduzlarQara dəliklərQravitasiya çöküşü
Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilir
