İki kara delik çarpışmasının yarattığı arka plan gürültüsündeki gizemli bir sinyal, yerçekimsel bir dansla birbirine kenetlenmiş üç yıldız kütleli kara delik sisteminin ilk tespiti olabilir. LIGO-Virgo-KAGRA işbirliği verilerinin yeni bir analizine göre, 2019'da gerçekleşen ikili kara delik çarpışmasına ait veriler, üçüncü bir kara deliğin varlığına işaret eden anormal bir ivmelenme belirtisi gösterdi.
Çin Bilimler Akademisi'nden gökbilimci Wen-Biao Han, "Bu, bir ikili kara delik birleşme olayında üçüncü bir kompakt nesnenin net kanıtı için ilk uluslararası keşif oldu" diyor. "GW190814'teki ikili kara deliklerin yalnız oluşmamış olabileceğini ve daha karmaşık bir yerçekimsel sistemin parçası olduğunu ortaya koyuyor ve bu da ikili kara deliklerin oluşum yolları hakkında önemli bilgiler sunuyor."
Bilim insanları, 2015'teki ilk yerçekimsel dalga tespitinden bu yana yaklaşık 300 birleşme olayı kataloğa kaydetti. Bu olaylarda, ikili kara delikler nihayet yörüngelerini tamamlarlar, çarpışırlar, tek bir nesne halinde birleşirler ve uzay-zaman dokusu boyunca dalgalar yayarlar. Gökbilimciler, bu dalgalardaki sinyalleri analiz ederek ilgili kara deliklerin kütlelerini belirleyebilirler. Bazı birleşmeler, giderek büyüyen kara deliklere yol açan bir dizi birleşmeye işaret ediyor.
Bunun nedeni, yıldız kütleli kara deliklerin oluşumda bir üst kütle sınırına sahip olmasıdır. Bu nokta, devasa bir yıldız süpernova olduğunda ve dış katmanlarını attığında ortaya çıkar, yerçekimi altında kendi üzerine çöken ve bir kara delik haline gelen bir çekirdek bırakır. Belirli bir yıldız kütlesinin üzerindeki bir yıldız tamamen patlayarak geride hiçbir şey bırakmaz. Bu nedenle, bu sınırın üzerindeki bir kara delik tespit edilirse, bilim insanları söz konusu kara deliğin önceki bir birleşmenin ürünü olduğunu çıkarırlar.
GW190814, kütle sınırının üzerindeki bir kara deliği içermiyordu. Tam tersine, ilgili kara deliklerden birinin şimdiye kadar tespit edilen en küçüğü olduğu düşünülüyor; o kadar küçük ki bir nötron yıldızı olma sınırında, sadece kendi Güneşimizin 2.6 katı kütleye sahip. Diğer kara delik ise önemli ölçüde daha büyüktü, yaklaşık 23 güneş kütlesi. Bu kütle oranı, yıldız evrimi modelleri için beklenenin dışındadır; ikili nesnelerin genellikle karşılaştırılabilir büyüklükteki iki nesneden oluşması beklenir.
Çin Bilimler Akademisi'nden Shu-Cheng Yang liderliğindeki bir ekip, bu kütle oranının karmaşık bir geçmişe işaret ettiğine inanıyor; birbirini çeken bir dizi kara delik, etrafında ikilinin yörüngede döndüğü çok daha büyük bir üçüncü nesnenin yerçekimsel çekimiyle bir araya gelmişti.
Bu nedenle, yerçekimsel dalga verilerine daha yakından baktılar. Daha büyük bir üçüncü kara deliğin etrafında yörüngede dönen bir çift kara deliğin, üçüncü kara deliğin etrafındaki yörünge hareketi nedeniyle görüş hattı boyunca ek bir ivmelenme göstermesi gerekir. Araştırmacılar bunun nasıl görüneceğini hesapladılar ve ardından modellerini GW190814'in verileriyle karşılaştırdılar.
Modellerine göre, veriler yaklaşık %90 güven seviyesiyle ışık hızının 0.0015 katı bir görüş hattı ivmelenmesine işaret ediyor; bu da üçüncü, görünmeyen bir kara deliğin varlığına işaret ediyor. Bu sonuç, kara delik birleşmelerinin en azından bazı durumlarda bildiğimizden çok daha karmaşık koşullarda gerçekleşebileceği anlamına gelebilir. Hatta bu karmaşık koşulların veya diğer karmaşık durumların verilerde gizlenmiş, birilerinin onları ayırt edecek araçları geliştirmesini bekleyen daha fazla ipucu olabilir.
Ek olarak, bulgu, birleşmelerin gerçekleşebileceği kara delik üçlülerinin varlığını doğrulayarak hiyerarşik birleşmelere daha fazla kanıt sağlıyor. LIGO-Virgo-KAGRA yerçekimsel dalga gözlemevlerinin bir sonraki gözlem dönemi, kara delik birleşmeleri hakkında çok zengin yeni veri sağlayacak. Belki de evrendeki farklı kara delik etkileşimlerinin nasıl gerçekleştiğine ve bunların geçtiği ortamlara da ışık tutacak.
