KARO MAFI NAUYI NA RAMIN BAƘI BA A KAN DA'IRA YA FARU BA

A ranar 23 ga Nuwamba 2023, cibiyoyin lura na LIGO a Hanford da Livingston sun rubuta GW231123, haɗewar ramukan baƙi biyu mafi nauyi da aka ba da rahoto zuwa yanzu. Bisa zaton kewayawa ta da’ira, nazarin da aka saba ya ba da nauyi na kusan ninki 137 da 101 na nauyin Rana, dukansu suna jujjuyawa da sauri matuƙa.

Waɗannan lambobi suna da wahala. Ƙaramin ramin baƙin yana faɗawa cikin abin da ake kira giɓin nauyi na pair-instability, wani zangon nauyi da rugujewar tauraro ta yau da kullum ke fama wajen samar da shi. Wata hanyar kauce masa ita ce haɗewa ta matakai (hierarchical merger): a wani wuri mai cunkoso kamar tarin taurari masu yawa, ragowar wata haɗewa tana zama a wurin sannan daga baya ta sake haɗewa. Takardar ta kuma lura da wata alama mai amfani: idan ramukan baƙi biyu masu kama da juna a nauyi da ƙarancin jujjuyawa suka haɗe, ragowar galibi tana jujjuyawa a ƙima ta kusan 0.7, a kan ma’aunin da ba shi da raka’a da masana kimiyyar lissafi ke amfani da shi, inda ƙimomi kusa da 1 ke nufin jujjuyawa kusan mafi iyaka.

Zagaye kaɗan kawai

GW231123 gajere ce: zagayen raƙuman ruwa kaɗan kawai da za a iya aunawa kafin faɗawa ta ƙarshe. Hakan yana sa fassararta ta dogara sosai ga tsarin siffar raƙuman (waveform). Wani hali ɗaya yana da wuyar tantancewa musamman: eccentricity, yadda kewayawar ke da siffar ƙwai. Fitar da raƙuman nauyi (gravitational waves) tana zagaye kewayawar tsofaffin ma’aurata kaɗaitattu, amma haɗuwa ta kusa a wurare masu cunkoso na iya barin ɗan eccentricity. A cikin zagaye kaɗan kawai, kewayawa mai siffar ƙwai na iya kwaikwayon girgizar ramukan baƙi masu jujjuyawa. Idan tsari ya bar eccentricity, jujjuyawar za su iya shanye alamarta.

Farawa a ƙasa, ganin ƙari

Baoxiang Wang da Tao Yang a Jami’ar Wuhan, tare da abokan aiki daga Jami’ar Malamai ta Beijing, Cibiyar Max Planck ta Kimiyyar Lissafi ta Nauyi a Potsdam da Jami’ar Ningbo, sun sake nazarin bayanan jama’a da tsarin siffar raƙuman da ke ba da damar duka eccentricity da jujjuyawa masu karkata (precessing spins). Babban bambancin: ga na’urar Hanford, wadda aka tsaftace bayananta na jama’a daga wata matsala (glitch), sun fara a hertz 11 maimakon 20. Eccentricity ta fi girma a ƙananan mitoci, don haka wannan farkon ɓangaren siginar ne ya fi muhimmanci.

• Eccentricity na kewayawar ya fito 0.34, an ayyana shi a mitar hertz 5.5.
• An fi son tsarin eccentric da Bayes factor na 10.2: bayanan sun fi bayyanuwa kusan sau goma da kewayawa mai siffar ƙwai fiye da ta da’ira.
• Idan aka fara a hertz 20, kamar yadda nazarce-nazarcen baya suka yi, ba su sami eccentricity mai yawa ba — daidai da waɗannan nazarce-nazarce.

Don duba wannan, sun gina wata GW231123 ta bogi mai kewayawa mai siffar ƙwai kuma suka yi nazarinta haka nan. Ta yi daidai da abin da ya faru na gaskiya: a fili eccentric ce daga hertz 11, ba sosai ba daga hertz 20. Farawa sama da kima na iya ɓoye kewayawa mai siffar ƙwai.

Ruɗanin jujjuyawa ya sassauta

Ba da damar eccentricity ya fi canza ƙaramin ramin baƙin. Jujjuyawarsa ta sauka daga 0.90 a nazarin da’ira zuwa kusan 0.74, kusa da 0.7 da ake tsammani ga ragowar wata haɗewa ta baya. Siginar bogin tana nuna irin wannan tasirin: idan aka yi nazarinta a matsayin da’ira, ƙaramin ramin baƙinta yana bayyana kamar yana jujjuyawa fiye da yadda yake a zahiri.

Babban ramin baƙin yana ci gaba da jujjuyawa da sauri a kowane hali, kuma nauyinsa da ƙyar ya dace da asalin ƙarni na biyu mai sauƙi. Don haka ramukan baƙin biyu na iya samun tarihi daban-daban: ƙaramin wataƙila ɗan ramukan baƙi biyu na baya ne, babban kuma an samar da shi ta wata hanya daban. Ƙara yiwuwar wani gilashin nauyi (gravitational lens) a kan layin gani bai canza sakamakon eccentric ba.

Abin da yake canzawa

Nazarce-nazarcen baya sun yi amfani da ƙaramin ramin baƙi na GW231123 don gano gefen sama na giɓin nauyi na pair-instability. Idan wannan ramin baƙin shi kansa ya samo asali ne daga haɗewa, marubutan sun yi jayayya, nauyinsa ba zai iya ƙayyade wannan gefen shi kaɗai ba. Bayes factor na 10 alama ce ba hujja ba — marubutan da kansu sun lura cewa sigina masu eccentricity na gaske ba koyaushe suke ba da fifiko mai ƙarfi ba idan siginar gajere ce. Idan iyakar wata al’umma ta dogara ga wasu abubuwa kaɗan da ba a saba gani ba, in ji su, zatonsu na siffar raƙuman da ke bayan waɗannan abubuwa yana da muhimmanci kai tsaye.