Qravitasiya dalğaları Böyük Partlayışın ilkin qara dəliklərinin ilk göstəricisimi

Alimlər Böyük Partlayış zamanı yarandığı uzun müddət nəzəri olaraq irəli sürülən ilkin qara dəliklər barədə ilk işarələri "eşidiblər". Sikkə boyda, hətta atomun bir hissəsi qədər kiçik ola bilən bu qara dəliklərin potensial aşkarlanması, fəza-zaman dalğalanmaları olan qravitasiya dalğalarının Yerüstü Lazer İnterferometr Qravitasiya Dalğası Rəsədxanası (LIGO) və Virqo tərəfindən qeydə alınması ilə mümkün olub.

LIGO-Virqo əməkdaşlığı 2012-ci ildən bəri qara dəliklərin birləşməsindən və neytron ulduzları adlanan ekstremal ulduz qalıqlarının toqquşmasından yaranan qravitasiya dalğalarını müntəzəm olaraq aşkarlayır. Lakin noyabrın 12-də LIGO-Virqo-KAGRA əməkdaşlığı adi olmayan bir qara dəlik birləşməsi hadisəsi üçün avtomatlaşdırılmış xəbərdarlıq yayıb.

S251112cm adlanan hadisədən gələn siqnal müşahidə edildikdə, iştirak edən cisimlərdən birinin kütləsinin ulduz kütləli qara dəlik və ya neytron ulduzu olmaq üçün çox kiçik olduğu ortaya çıxdı. Hər iki növ də ölən nəhəng ulduzun dağılan nüvəsindən yaranan və kütləsi Günəşdən böyük olan ulduz qalıqlarıdır. Durham Universitetinin nəzəriyyəçi fizikası Djuna Kroon, bu qravitasiya dalğaları müşahidəsində iştirak etməsə də, "Əgər bu həqiqətə çevrilərsə, çox böyük bir kəşf olar," deyərək "Bunu ənənəvi astrofiziki proseslərlə izah edə bilmərik," şərhini verib. Lakin bu "əgər" həqiqətən də çox böyük bir şübhə yaradır.

Qravitasiya dalğaları üzrə astronom və LIGO komandasının üzvü Kristofer Berri Bluesky-də LIGO-Virqo xəbərdarlığını paylaşaraq yazıb: "Maraqlı #QravitasiyaDalğası namizədi #S251112cm, potensial olaraq subsolar kütləli mənbədən gəlir."

Daha sonra Qlazqo Universitetinin tədqiqatçısı əlavə edib ki, bunun detektorlardakı səs-küydən qaynaqlanan yanlış bir siqnal olma ehtimalı hələ də yüksəkdir. Mövcud hesablamalar bu tip aşkar etmələr üçün yalan həyəcan siqnallarının dörd ildə bir dəfə olduğunu göstərir. Tez-tez aşkarlanan "adi" qara dəlik və neytron ulduzu birləşmələrindən gələn siqnallar üçün bu, kiçik bir səhv marjası olsa da, S251112cm kimi nadir bir siqnal üçün böyük bir şübhə kölgəsi salır.

Bununla belə, ilkin qara dəliklər uzun müddətdir ki, haqqında fərziyyələr irəli sürülən, lakin indiyə qədər aşkarlana bilməyən cisimlərdir. Bu səbəbdən, onların potensial aşkarlanması ilə bağlı ən kiçik bir şans belə çox həyəcanvericidir.

İlkin Qara Dəliklər Nədir?

Ümumiyyətlə, "qara dəlik" terminini işlətdikdə, ulduz kütləli qara dəlikləri nəzərdə tuturuq. Bu, ən azı 10 Günəş kütləsinə malik nəhəng bir ulduzun nüvəsi çökməsi nəticəsində yaranan, Günəşin kütləsindən 5 ilə 100 qat arasında kütləyə malik bir qara dəlikdir; bu çöküş ulduzun xarici təbəqələrini dağıdan bir supernova partlayışına səbəb olur.

"Qara dəlik" termininin digər ümumi istifadəsi, bütün böyük qalaktikaların mərkəzində gizlənən superkütləvi qara dəliklərə aiddir. Kütlələri milyonlarla, hətta milyardlarla Günəş kütləsindən böyük olan superkütləvi qara dəliklər tək bir ulduzdan yaranmaq üçün həddən artıq nəhəngdir. Buna görə də alimlər bu kosmik nəhənglərin ardıcıl olaraq daha böyük qara dəliklər arasında baş verən təkrar birləşmələrdən böyüdüyünü nəzəriyyələşdirirlər.

İlkin qara dəliklərin ilk ulduzlardan da çox əvvəl, Böyük Partlayışdan sonrakı ilk bir neçə saniyədə kainatı dolduran qaynar plazma "şorbasındakı" həddindən artıq sıx ciblərdən birbaşa əmələ gəldiyi güman edilir.

İlkin qara dəliklərin kütləsinin bir sancağın 1/100,000-dən Günəşin 100,000 qatına qədər dəyişdiyi təklif edilir; bu kütlə diapazonu "sub-ulduz kütlələrini" əhatə edir. Onlar tez-tez "qeyri-astrofiziki qara dəliklər" adlandırılır, çünki yaranmaları üçün ulduzlara ehtiyac duymurlar.

Əgər ilkin qara dəliklər mövcuddursa, onlar kainatın zamanla necə inkişaf etməsində əsas rol oynaya bilər, yaxud müasir kosmologiyanın ən vacib sirlərindən birini: qaranlıq maddənin təbiətini izah edə bilərlər.

Qaranlıq maddə alimlər üçün müəmmalıdır, çünki kainatdakı maddənin təxminən 85%-ni təşkil etməsinə baxmayaraq, elektromaqnit şüalanması ilə qarşılıqlı əlaqədə olmadığı üçün faktiki olaraq görünməzdir. Bu qarşılıqlı əlaqənin olmaması o deməkdir ki, biz qaranlıq maddənin mövcudluğunu yalnız fəza-zamana təsir edən və nəticədə adi maddə və işığa təsir göstərən cazibə qüvvəsi vasitəsilə təxmin edə bilərik. İşıqla birbaşa qarşılıqlı əlaqənin olmaması alimləri zərrəciklər fizikasının Standart Modelindən kənarda qaranlıq maddə üçün potensial namizədlər axtarmağa sövq edib.

İlkin qara dəliklər cəlbedici bir qaranlıq maddə namizədidir, çünki onların mövcudluğu kainatın mövcud modellərimizin çərçivəsinə daxildir, yəni standart modeldən kənar fizikaya ehtiyac duymurlar. Lakin indiyə qədər, əgər mövcuddurlarsa, ilkin qara dəliklər onları aşkar etmək cəhdlərindən yayınmışlar və bu, sadəcə olaraq müasir kainatda artıq mövcud olmamaları ilə əlaqədar ola bilər.

Stiven Hokinqin nəzəriyyəsinə görə, qara dəliklər "Hokinq Şüalanması" şəklində kainata istilik buraxır. Bu, onların son bir partlayışdan əvvəl tədricən buxarlanmasına səbəb olur, lakin bu proses qara dəliyin kütləsi artdıqca yavaşlayır. Bu, superkütləvi qara dəliklərə kainatın proqnozlaşdırılan ömrünü aşan ömür müddətləri verəcək. Lakin bu, çox yüngül ilkin qara dəliklərin yaranmalarından saniyələr sonra buxarlanmış ola biləcəyi, daha böyük nümunələrin isə bu gün də kainatda buxarlanmaqda davam etdiyi mənasına gəlir.

Kosmik Saman Topasında İynə

Əgər bu siqnal yanlış həyəcan siqnalından daha çoxdursa, tədqiqatçılar hazırda bunu heç bir məlum astrofiziki cismin toqquşması ilə izah edə bilmirlər. LIGO-Virqodan gələn xəbərdarlıq astronomlara qravitasiya dalğaları siqnalını müşayiət edən bir partlayış axtarışına başlamağa imkan verib. Lakin qravitasiya dalğası detektorları bu siqnalın mənbəyini Ayın eninin təxminən 6000 qatına bərabər olan bir səma bölgəsinə qədər məhdudlaşdıra bilib ki, bu da müşayiət edən elektromaqnit siqnalını axtarmağı kosmik saman topasında iynə axtarmaq kimi çətinləşdirir.

Bu o deməkdir ki, hələlik tədqiqatçılar bu birləşmənin təbiətini araşdırmaq üçün yalnız bu qravitasiya dalğaları siqnalına əsaslanmalı olurlar. Bu, başlanğıcda göründüyündən daha çox məlumat verir. Qravitasiya dalğaları üzrə alimlər birləşmədən əvvəl bir-birinə doğru spirallı hərəkət edən iki cismin kimliyini müəyyən etmək üçün qravitasiya dalğalarının "uğultusunu" öyrənmək imkanına malikdirlər.

Təəssüf ki, bunun həqiqətən də bir ilkin qara dəliklər siqnalı olub-olmadığını heç vaxt bilməyə bilərik. Yəni, daha çox oxşar siqnal aşkarlanmasa, bu da alimlərin fikrincə az ehtimal olunan bir vəziyyətdir.

Kroon yekunlaşdıraraq bildirib: "Bu xəbərdarlığın həqiqi olub-olmadığını dəqiqliklə biləcəyimiz ehtimalı az görünür."

24 saat