Albert Einstein, genel görelilik kuramında, bir asır önce kütleçekimsel dalgaları öngörmüştü. Bu yıl, Amerikan Kütle Çekimsel Dalga Gözlemevi LIGO ilk kez Dünya’dan iki büyük kütleli karadeliğin birleşmesi sonucu meydana gelen uzaydaki böyle bir eğrilmeyi gözlemleyip, kaydetmeyi başardı. Kütleçekimsel dalgalar -ve dolayısı ile evrenin kökeni- üzerindeki araştırmalar tüm hızı ile devam ediyor. ESA tarafından yürütülen proje ile 2034’ten itibaren uzaydan çok daha düşük frekans aralığındaki kütleçekimsel dalgaları ölçmek amacı ile eLISA (Geliştirilmiş Lazer İnterferometre Uzay Antenleri) adı verilen üç tane uydu fırlatılacak.
Ancak, şu ana kadar kütleçekimsel dalgaların galaksiler birleştiğinde tetiklendiğini ve uzay boyunca yayıldığını kesin bir şekilde öngörmek olanaksızdı. Zürih Üniversitesi, İslamabad Uzay Teknolojisi Enstitüsü, Heidelberg Üniversitesi ve Çin Bilimler Akademisi’nden astrofizikçilerin oluşturduğu uluslararası bir ekip, bunu kapsamlı bir simülasyon kullanarak ilk kez hesapladı.
Tahmin edilenden daha hızlı
Her galaksinin merkezinde bir süper kütleli karadelik vardır. Bu karadelikler, Güneş’ten milyonlar, hatta milyarlarca kez daha kütleli olabilirler. Evrenin gerçekçi bir simülasyonunda birbirine göreli olarak yakın olan yaklaşık olarak 3 milyar yaşındaki iki galaksinin birleşimi simüle edildi. Araştırmacılar, süper bilgisayarlar yardımıyla, yaklaşık 100 milyon Güneş kütlesine sahip iki merkezi karadeliğin, galaksilerin çarpışmasından sonra bu kadar güçlü kütle çekimsel dalga yayabilmeleri için gereken süreyi hesapladı.
Zürih Üniversitesi Hesaplamalı Bilim Enstitüsü’nden Lucio Mayer, “Sonuç şaşırtıcı. İki karadeliğin birleşimi hâlihazırda 10 milyon yıl sonra ilk kütle çekimsel dalgaları tetikledi. Önceden tahmin ettiğimizden yaklaşık olarak 100 kez daha hızlı.” yorumunu yaptı.
Yıl boyu süren süper bilgisayar hesaplaması
Bir yıldan fazla süren bilgisayar simülasyonu Çin, Zürih ve Heidelberg tarafından yürütüldü. Proje farklı süper bilgisayarlar üzerinde farklı nümerik kodlarla birlikte yenilikçi hesaplama yaklaşımları gerektirdi. Süreç içerisinde her süper bilgisayar, iki süper kütleli karadeliğin ve içerisinde bulundukları galaksilerin yörüngesel yaklaşımlarının belirli bir safhasını hesaplamakla sorumluydu.
Önceki modellere kıyasla, merkezdeki karadeliklerin yörüngeleriyle ev sahibi galaksilerin gerçekçi yapısı arasındaki ilişki mevcut simülasyonda hesaba katıldı. Mayer, “Hesaplamalarımız böylece evrenin erken evresindeki süper kütleli karadeliklerin birleşme oranını etkili bir biçimde tahmin etmemizi sağlıyor. Tüm bunlar yakın gelecekte eLISA’nın bulacağı kütleçekimsel dalgaları daha etkin bir şekilde değerlendirmemize yardımcı olacaktır” diye ekledi.
