En büyük Kütleli Karadelik Birleşmesi Tespit Edildi

Kütleçekim dalgaları üreten ve zaman zaman tespit edilebilen karadelik birleşmelerinin temsili gösterimi

2015 yılında ABD’deki LIGO Gözlemevi (Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi), uzay-zamanda oluşan kütleçekim dalgalarını ilk kez gözlemleyerek tarihe geçmişti. Bu dalgalar, Güneş kütlesinin 62 katı kütleye sahip bir karadeliğin oluşumuna yol açan iki karadeliğin birleşmesi sonucu ortaya çıkmıştı. Bu keşfin ardından LIGO, İtalya’daki Virgo ve Japonya’daki KAGRA (Kamioka Yerçekimi Dalgası Dedektörü) iş birliği ile LVK ortaklığı kuruldu. Bu araştırma grubu, bugüne dek 300’e yakın karadelik birleşmesi gözlemledi.

En güncel keşif olan GW231123 adlı birleşme ise 23 Kasım 2023 tarihinde gerçekleşti. İsmindeki rakamları gerçekleştiği tarihten alan GW231123 yaklaşık 100 ve 140 Güneş kütlesine sahip iki karadeliğin bir araya gelmesiyle oluştuğu tahmin ediliyor. Ancak birleşme sonrası ortaya çıkan nihai karadelik yaklaşık 225 Güneş kütlesine sahip. Yıldız gelişimini açıklayan mevcut modellere göre bu kadar büyük kütleli karadeliklerin oluşması beklenmiyor. Bu nedenle iki karadeliğin daha önce gerçekleşmiş başka birleşmelerin ürünleri olabileceği düşünülüyor.

Yapılan analizler, birleşen karadeliklerin saniyede yaklaşık 40 kez döndüğünü gösteriyor. Bu dönüş hızı, Einstein’ın genel görelilik kuramına göre bir karadeliğin sahip olabileceği en yüksek dönme hızına bir hayli yakın. GW231123’te gözlemlenen hem yüksek kütle hem de hızlı dönüş, yalnızca mevcut kuramsal modellerin değil, aynı zamanda kütleçekim dalgalarını algılamaya yarayan teknolojilerin de sınırlarını zorluyor. Elde edilen sinyallerin hassas biçimde çözümlenebilmesi için yüksek dönme hızına sahip karadeliklerin karmaşık dinamiklerini hesaba katan gelişmiş modellerin kullanılması gerekiyor.

GW231123 sinyaline karşılık gelen iki büyük karadeliğin birleşmesini gösteren temsili simülasyon. Ortada yer alan karadelikler, daha önceki yörüngelerinde yaydıkları kütleçekim dalgalarıyla çevrili olarak betimleniyor. (I. Markin, Potsdam Üniversitesi; H. Pfeiffer, Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü; T. Dietrich, Potsdam (Üniversite ve Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü)

Karadeliklerin bir bölümü çok büyük kütleli yıldızların enerji üretimleri sona erdiğinde çekirdeklerinin çökmesi sonucu oluşur ve zamanla gaz, toz, yıldızlar ya da diğer karadeliklerle beslenerek büyüyebilir. Günümüzde karadelikler üç ana türde sınıflandırılıyor. Kütlesi birkaç güneş kütlesinden 100 Güneş kütlesine kadar ulaşan yıldız kütleli karadelikler ile 100.000 Güneş kütlesinden başlayıp milyarlarca Güneş kütlesine kadar çıkabilen süper kütleli karadelikler, gözlemsel verilerle daha sık karşılaşılan türlerdir. Buna karşılık 100 ila 100.000 Güneş kütlesi aralığında yer alan orta kütleli karadeliklerin yıldız çökmesiyle oluşmadığı, bu nedenle bu türlerin evrende çok nadir olduğu varsayılıyor. Az sayıda bilinen bu karadeliklerin benzer büyüklükteki karadeliklerin birleşmesi sonucu ortaya çıktıkları tahmin ediliyor. Bilim insanları, son keşiflerle birlikte hiyerarşik birleşmeler yoluyla karadeliklerin yalnızca kütlelerinin değil, aynı zamanda dönüş hızlarının artabileceğini öngörüyor. 

Kütleçekim dalgası astronomisi, insanlığın uzun süredir kullandığı elektromanyetik dalgaların ötesine geçerek evrende gerçekleşen dev birleşmeleri, çarpışmaları ve uzay-zamanı sarsan olayları tespit etmek için önemli veriler sunmaya devam edecek gibi görünüyor. Bu veriler, yalnızca karadeliklerin sınıflandırılmasına ve oluşum mekanizmalarının anlaşılmasına değil, aynı zamanda gök adaların yapısı ve evrimi açısından kritik olan süper kütleli karadeliklerin oluşum süreçlerinin açıklanmasına da katkı sağlıyor. Bu bilgiler ayrıca  kuramsal modellerin daha hassas ve gerçekçi hâle getirilmesi için sınır koşulları oluşturarak bilimsel gelişmelere yön veriyor.

İki büyük karadeliğin birleşmesini ve GW231123 adlı kütleçekim dalgası gözlemini yansıtan görselleştirme 

Kaynaklar:

• https://phys.org/news/2025-07-ligo-virgo-kagra-massive-black.html
• https://www.nature.com/articles/d41586-025-02212-7
• https://www.aei.mpg.de/1262522/ligo-virgo-kagra-detect-most-massive-black-hole-merger-to-date

Yazar Hakkında:

Prof. Dr. Faruk Soydugan

Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü & Ulupınar Gözlemevi