Einstein haklıydı ama dinamikler ancak şimdi ortaya çıkıyor

Gökbilimciler ilk kez dönen bir kara deliğin uzay-zamanı da kendisiyle birlikte nasıl sürüklediğini gözlemledi. Veriler Einstein'ın 100 yılı aşkın bir süre önceki öngörüsünü doğruluyor.

Einstein haklıydı ama onun tahmininin evren üzerindeki etkisinin ne kadar dramatik olduğunu ancak şimdi gerçekten görebiliyoruz.

Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomi Gözlemevleri liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, dönen kara deliklerin kelimenin tam anlamıyla etraflarındaki uzay-zamanı sürüklediğine dair en ikna edici kanıtı sağladı.

Uzmanlaşmış dergininki Bilimdeki ilerlemeler Yayınlanmış bir çalışma, Einstein'ın ilk kez 1913'te teorik olarak tanımladığı ve Josef Lense ile Hans Thirring'in 1918'de matematiksel olarak özetlediği bir olguyu belgeliyor: Lense-Thirring devinimi olarak da bilinen çerçeve sürüklenmesi.

Basitçe söylemek gerekirse, dönen bir kara delik, kozmik bir karıştırma kaşığı gibi davranır. Muazzam kütlesiyle yalnızca uzay-zamanı bükmekle kalmıyor, aynı zamanda dönüşüyle ​​de büküyor.

Gazlar, ışık ışınları ve tüm yörüngeler, sanki bir topaç etrafındaki suyu bir girdap içinde sürüklüyormuş gibi dönme hareketi yapmaya zorlanır.

Kozmik bir laboratuvar olarak yırtık bir yıldız

Can alıcı ipucu, katalog adı AT2020afhd olan bir gelgit bozukluğu olayından geldi. LEDA 145386 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara deliğe bir yıldız çok yaklaştı ve gelgit kuvvetleri tarafından parçalandı.

Enkaz parlak bir birikim diski oluştururken, aynı zamanda jet adı verilen enerjik bir madde jeti neredeyse ışık hızında uzaya fırlatıldı. Araştırmacılara göre kara deliğin yaklaşık beş milyon güneş kütlesi var.

Cardiff Üniversitesi'ne göre ekip, hem X-ışını hem de radyo bantlarında parlaklıkta ritmik dalgalanmalar gözlemledi. Disk ve jet, 19,6 günlük bir süre boyunca birlikte hareket etti.

Cardiff Üniversitesi'nden ortak yazar Cosimo Inserra şunları açıkladı:

“Çalışmamız, Lense-Thirring devinimi için bugüne kadarki en ikna edici kanıtı sağlıyor; bir kara delik, tıpkı bir topaçın etrafındaki suyu bir girdap içinde sürüklemesi gibi, uzay-zamanı da kendisiyle birlikte sürüklüyor.”

Kanıt olarak altı teleskop

Keşfin başarısı, farklı araçlar kullanılarak yürütülen geniş bir gözlem kampanyasından kaynaklanmaktadır. X-ışını verileri Neil Gehrels Swift Gözlemevi'nden ve Uluslararası Uzay İstasyonundaki NICER teleskopundan geliyor.

Radyo sinyalleri için gökbilimciler, Karl G. Jansky Çok Büyük Dizi (VLA), Avustralya Teleskop Kompakt Dizisi (ATCA), Birleşik Krallık e-MERLIN ağı ve Çok Uzun Temel Çizgi Dizisinden (VLBA) alınan ölçümleri birleştirdi.

Yalnızca her iki dalga boyu aralığındaki bu dikkatli izleme, eşzamanlı dalgalanmaları görünür hale getirdi.

İstatistiksel olarak X-ışını ışığındaki 19,6 günlük periyodiklik neredeyse 3,8 sigma değerine ulaşıyor. X-ışını ve radyo verileri arasındaki çapraz korelasyon 4,26 sigma kadar yüksektir; bu hala parçacık fiziği için altın standart olan beş sigma'nın altındadır, ancak astrofizik standartlarına göre güçlü bir sinyaldir.

Araştırmacılar sistematik olarak aletsel etkiler, yıldızlararası sintilasyon veya diskteki radyasyon basıncı dengesizliği gibi alternatif açıklamaları incelediler ve elediler.

Yavaşça dönen kara delik

Bir başka dikkate değer sonuç: Kara deliğin görünüşte nispeten yavaş döndüğü. Modelleme, yaklaşık 0,1 ile 0,35 arasında değişen boyutsuz bir dönüş parametresiyle sonuçlandı.

Bu, kara deliğin malzemesini uzun süreler boyunca tekdüze olarak beslenmek yerine birçok küçük, düzensiz parçalar halinde topladığı bir büyüme geçmişini akla getiriyor.

Aynı zamanda keşif, orta dereceli bir dönüşle bile biraz göreceli jetlerin oluşabileceğini gösteriyor: manyetik alanın geometrisi ve diskin yapısı, görünüşe göre en az dönmenin kendisi kadar önemli bir rol oynuyor.

Gözlem, Einstein'ın genel görelilik teorisinin güçlü bir kütleçekim alanında test edilmesi için önemli bir doğrulama noktasını temsil ediyor. Veriler, genel görelilikte dönen kara deliklerin tanımı olan Kerr metriği ile tutarlıdır. Bundan sapmalar, değiştirilmiş devinim dönemlerinde belirgin hale gelecektir.