Güneş’ten Başka Bir Yıldızın Kütleçekimsel Merceklenmesi Gözlemlendi

Eğer bir cam merceğe bakarsanız, sadece merceğin kendisini görmezsiniz, aynı zamanda arkasındaki cisimlerin yerlerinin değişmiş ve bozulmuş olduğunu fark edersiniz. Kütleçekim de benzer etkiye sahipti..
Görsel Telif: NASA/ESA

Eğer bir cam merceğe bakarsanız, sadece merceğin kendisini görmezsiniz, aynı zamanda arkasındaki cisimlerin yerlerinin değişmiş ve bozulmuş olduğunu fark edersiniz. Kütleçekim de benzer etkiye sahiptir. Albert Einstein’ın genel görelilik kuramına göre; herhangi bir kütleli cisim, çevresindeki uzayı ve zamanı büker ve sonuç olarak, ışık ışınlarının düz bir çizgide ilerlemek yerine, cismin çevresinde bir dönüş yapması beklenir.

1919 yılında bir güneş tutulması sırasında, Arthur Eddington bunun doğru olduğunu gösterebilmişti. Yıldız ışınlarının, “kütleçekimsel mercek” gibi davranan Güneş çevresinde bükülmesiyle, yıldızların konumlarının görünürdeki değişimini ölçmüştü. Bu da Einstein’ın bir anda ünlenmesine yol açmıştı. Yaklaşık 10o yıl sonra, ilk defa bu etkiyi kendi Güneş’imiz yerine, başka bir yıldız üzerinde ölçmeyi başardık ki Einstein bunun imkânsız olduğunu düşünüyordu.

2 yıllık bir süre boyunca Hubble Uzay Teleskopu’nun defalarca kez kullanılmasıyla, arka plandaki bir yıldızın, beyaz cüce yıldız Stein 2051 B’nin yakınında hizalanacak şekilde ilerlediği sırada değişen konumu görüntülendi. Nötron yıldızları ve kara deliklerle beraber, beyaz cüceler de özel ilgi alanındadır, çünkü bunlar yıldızların hayatları sona erdiğinde, geriye kalan sönük veya görünmez kalıntılardır.

Uzay-zamanda bükülme

Mükemmel ölçüt

Arka plandaki yıldızdan gelen ışıktaki sapma, skala üzerindeki iğnenin hareketiyle paralel olmak üzere; “kütleçekimsel mercek” bir ağırlık ölçütü olarak çalışır. Çünkü kütleçekim kuvveti kütleye bağlıdır; kütle ne kadar büyükse, kütleçekimsel merceklenmenin etkisi o kadar büyük olur. Toplanan verilerin dikkatlice analiz edilmesiyle, arka plandaki yıldızın ışığındaki sapmanın ölçümüyle Stein 2051 B’nin kütlesi doğrudan ölçülebilmiş oldu. Stein 2051 B’nin kütlesi, Güneş kütlesinin % 68’ine tekabül ediyor.

Eddington, insan saç telinin 10 metre uzaklıktan görülen yarıçapına denk olan 1,7 ark-saniyelik (1 ark-saniye: 1 derecenin 3600’de birine denk yay uzunluğu) çok küçük bir açı değeri ölçmüş olmasına karşın; Stein 2051 B ile hizalanmış arka plan yıldızına ait kaymadaki ölçüm bundan 1000 kat daha küçüktü, yaklaşık 0.002 ark-saniye. Bu da uzaydaki bükülmenin oldukça küçük olduğu anlamına geliyor.

Görsel Telif: NASA, ESA, A. Feild (STScI

Aslında, bükülmüş uzaydaki ışığın bükülmesi, Dünya yüzeyinde yuvarlanan bir topun hareketine çok benzer. Dünya yüzeyi, biz ilk bakışta biz üzerinde dururken bize düz görünse de, yuvarlanan top düz bir çizgiden ziyade, oldukça küçük bir eğriliği takip eder. Yaklaşık 6 cm yuvarlandıktan sonra, topun doğrultusundaki değişim yaklaşık 0.002 ark-saniye olur.

Eddington’ın, Güneş’in ışığı bükmesine dair gözlemleri muazzam bir başarı olsa da, Einstein bunun başka yıldızlar üzerinde de gözlemlenebileceği konusunda şüpheliydi. 1936 yılında, Einstein şu sonuca varmıştı: “Elbette, bu olguyu doğrudan gözlemlemeye dair hiçbir umut yoktur.” Öngöremediği şey ise; onlarca yıl ardından bilgi işlem makinalarındaki ve dijital kameralardaki gelişimler gibi, onlarca yıl sonra teknolojide meydana gelecek gelişmelerdi.

Parlak kırmızı bir kızıl galaksinin kütleçekimi, çok daha uzaktaki mavi bir galaksiden gelen ışığı saptırıyor. Görsel Telif: NASA/ESA

Işığın yıldızlar tarafından bükülmesi “kütleçekimsel mikro merceklenme” olarak bilinir. Kütleçekimsel merceklenmeden kaynaklanan yay benzeri galaksi şekillerinin aksine (yukarıdaki resme bakınız); bu zayıf olgu doğrudan gözlemlenebilir bozulmalara yol açmıyor. Özellikle, arka plandaki ve ön plandaki yıldızların birbirine oldukça yakın olmasına bağlıdır ki bu da çok nadirdir. Prensipte ön plandaki yıldız, arka plandaki yıldızın farklı parlaklıkta iki görüntüsünü oluşturur. Ardından arka plandaki yıldıza ait iki farklı ışığın birleşimi, ön plandaki yıldızın görme çizgisinin yakınından geçerek, arka plandaki yıldızın belirgin bir şekilde parlaklaşmasına neden olur.

“Fotometrik mikro merceklenme” olarak bilinen bu etki, daha önce defalarca kez gözlemlendi. Bununla beraber, Stein 2051 B’nin yakınından geçen yıldızın konumundaki kayma, yapılmış ilk “astrometrik mikro merceklenme” gözlemi olma özelliği taşıyor.

En son bahsedilen etki, galaksimizdeki kahverenegi cücelerle birlikte, (hidrojenin nükleer füzyonunu devam ettirmeye yetecek kadar büyük kütleli olmayan “başarısız” yıldızlar) yıldız kalıntılarını gözlemleyerek (beyaz cüceler, nötron yıldızları ve kara delikler), yıldızların nasıl evrimleştiği konusunu aydınlatma potansiyeli taşıyor. Bu nesneler solgun veya görünmez olmaları nedeniyle genellikle tespit edilemiyorlar, fakat kütleçekimsel merceklenme ışıktan ziyade, tamamıyla kütleye dayanıyor.

2019’da görevinin sorma ermesine kadar, ESA’ya (Avrupa Uzay Ajansı) ait Gaia uydusu, binlerce nesneye ait güvenilir kütle ölçümleri sağlayacak astrometrik mikro merceklenme işaretleri bulmuş olacak. Böylelikle astrometrik mikro merceklenme en merak edilen etkiden, kullanışlı bir astrofizik aracına dönüşmüş olacak.

Çalışmanın sonuçları, Science dergisinde yayımlandı.

 


Kaynak: How we managed what Einstein thought was impossible – and used his theory to weigh a star < https://cosmosmagazine.com/physics/how-we-managed-what-einstein-thought-was-impossible-and-used-his-theory-to-weigh-a-star >

Referans: Relativistic deflection of background starlight measures the mass of a nearby white dwarf star < http://science.sciencemag.org/content/356/6342/1046 > DOI: 10.1126/science.aal2879


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv