Evrenin ilk birkaç yüz milyon yılında büyüyen dev kara deliklerin nasıl bu kadar erken kütle kazandığını henüz bilmiyoruz. Yeni bir Physical Review Letters çalışması bu soruyu doğrudan çözmüyor; ama Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi verisini kozmolojik kırmızıya kaymayı hesaba katarak yeniden okuyor ve çok uzak geçmişteki süper kütleli kara delik çiftleri için ilk doğrudan kütle sınırlarını kuruyor. Analiz, gözlenen frekansı kaynağın kendi zamanındaki yörünge frekansına bağlayan dönüşümü hesapta tutuyor.
Bir pulsar, dönen nötron yıldızının radyo ışınını düzenli aralıklarla Dünya'ya süpüren çok kararlı bir kozmik saat gibidir. Yıllar boyunca birçok pulsarın geliş zamanını izlerseniz, uzayzamanı hafifçe esneten çok düşük frekanslı kütleçekim dalgalarının saatlerde bıraktığı ortak izi arayabilirsiniz. Yöntemin hedefi, galaksi merkezlerindeki dev kara delik çiftlerinin yıllar süren yörüngeleridir. Aranan büyüklük, gökyüzüne dağılmış saatlerin zamanlama artıklarında beliren belirli ortak örüntüdür.
Pulsar zamanlama dizileri şimdiye dek çoğunlukla yakın evren için tasarlanmıştı. Uzaklık arttıkça kaynağın sönükleşeceği sezgisi de bunu destekler görünür. Fakat ikili kara deliklerin yaydığı dalga için gözlenen frekans, kaynağın kendi çerçevesindeki frekansın kırmızıya kaymış hâlidir. Çok yüksek kırmızıya kaymada, gözlemcinin nanohertz bandında gördüğü işaret, ikilinin kendi zamanında daha sıkı ve daha hızlı döndüğü sonraki bir yörünge evresine karşılık gelebilir. O evrede kütleçekim dalgası daha güçlüdür. Bu etki uzaklığın getirdiği zayıflamayı her koşulda yenmez; ama hangi kütle ve kırmızıya kayma bölgesinin erişilebilir olduğunu düşündüğümüzden daha karmaşık kılar.
Yiqin Chen ve Parkes işbirliği, bu “kırmızıya kayma yanlılığını” arama çerçevesine açıkça yerleştirerek Parkes'in üçüncü veri yayımını kullandı. Çalışma, kırmızıya kayması 6'nın üzerindeki ikililer için bugüne kadarki en sıkı doğrudan sınırları verdiğini bildiriyor. Özellikle z = 6,327'deki J0100+2802 kuasarı ve z = 14,32'deki JADES-GS-z14-0 yönünde yapılan hedefli aramalarda, nanohertz bandında cıvıltı kütlesi yaklaşık 10 milyar Güneş kütlesinin üzerinde olan çiftler dışlanıyor. Cıvıltı kütlesi, iki cismin kütlesini ve yörüngesini dalganın frekans artışına en duyarlı biçimde birleştiren büyüklüktür; burada “dışlanıyor” demek, o yönde böyle aşırı ağır bir ikilinin bu veriyle uyumlu olmadığı anlamına gelir.
Bu, J0100+2802'nin ya da JADES-GS-z14-0'ın tek başına bir kara delik ikilisi olduğu sonucunu vermez. Parkes verisi, bu adayların beklenen kütle ölçeğini bütünüyle sınayacak duyarlılığa henüz ulaşmış değil. APS Physics'teki bağımsız değerlendirme, sınırın kuasarın tahmini kara delik kütlesine yaklaşık iki kat mesafeye kadar indiğini; yani eşiğin ilginç biçimde yaklaştığını ama tespit eşiği olmadığını vurguluyor. Erken evrendeki parlak “küçük kırmızı noktaların” ne olduğu da açık bir soru olarak kalıyor. Bu veri, hedef yönlerdeki en ağır ikililerin izinli kütle aralığını daraltıyor.
Kırmızıya kayma, alınan dalganın zaman eksenini dönüştürür; bu dönüşüm, dedektörün hassas olduğu bant ile ikilinin evresini beklenmedik biçimde eşleştirebilir. Bu nedenle kütle–kırmızıya kayma sınırı tekdüze kalmaz. Çalışma, Parkes verisinin hangi uzaklıkta ve hangi ikili kütlesinde sınır koyabildiğini bu koordinat değişimiyle yeniden hesaplıyor.
Bu yeniden tanımın bilim politikası bakımından da bir sonucu var. Pulsar zamanlama dizileri onlarca yıllık sabırlı radyo gözlemlerine dayanıyor; tek gecelik parlak bir görüntü üretmiyorlar. Buna rağmen, elektromanyetik olarak görülen erken galaksiler ile kütleçekim dalgası verisini aynı soruda buluşturabilecek bir yol açıyorlar. Gelecekte Parkes ve başka dizilerin verileri birleştiğinde, ayrıca Square Kilometre Array gibi araçlar daha hassas zamanlama sağladığında, bu yol gerçek tekil kaynak aramalarına daha güçlü biçimde uzanabilir. Bu gelişme, ölçüm arşivlerinin birlikte düşünülmesine somut bir gerekçe sağlıyor.
Bana kalırsa sonuç, tespit yokluğunu doğrudan bir dışlama hesabına dönüştürdüğü için önemli. Parkes verisi erken evrendeki hedef yönlerde hangi aşırı ağır ikililerin veriyle bağdaşmadığını artık daha açık gösteriyor.
