Kütleçekimsel Dalgalar Gökfizikte Yeni Bir Çağı Haber Veriyor

Albert Einstein’ın 100 yıl kadar önce kuramsal olarak öngördüğü, varolmaları gerektiğini belirttiği kütleçekimsel dalgalar ilk kez deneysel olarak gözlemlendi. Aşırı şiddetli kozmik olayların ne..
Görsel Telif:

Albert Einstein’ın 100 yıl kadar önce kuramsal olarak öngördüğü, varolmaları gerektiğini belirttiği kütleçekimsel dalgalar ilk kez deneysel olarak gözlemlendi. Aşırı şiddetli kozmik olayların neden olduğu bu uzay-zaman dokusu dalgalanmalarının 14 Eylül 2015 tarihinde Louisiana ve Washington eyaletlerinde bulunan iki interferometre tarafından algılandığı dün yapılan basın açıklamasında dünyaya duyuruldu.

LIGO (Lazer Interferometre Kütleçekimsel Dalga Gözlemevi) bilimcilerinin yaptığı bu doğrudan gözlemle birlikte Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı bir kez daha çarpıcı biçimde doğrulanmış oldu. Ama dahası var: Algılanan kütleçekimsel dalga sinyali çözümlenerek, kaynağı belirlendi. Hesaplamalara göre söz konusu dalga, 1.3 milyar ışık yılı uzakta bulunan iki kara deliğin çarpışması sonucunda oluşmuş. Bu şimdiye dek gözlemlenen tüm olaylardan çok daha şiddetli bir kozmik olay.

LIGO’nun L biçimindeki özdeş interferometrelerinden Louisiana eyaletinde bulunan yukarıda görülüyor.

Araştırmacılar dalga sinyalini, geçebilecek herhangi bir kütleçekimsel dalganın ufacık titreşimini hissedebilecek duyarlılıkta yapılandırılmış ikiz dedektörlerle algılamayı başardı. Kütleçekimsel dalga sinyali elde edilir edilmez ses dalgalarına dönüştürüldü ve birlikte sarmallaşarak birleşip devasa bir karadelik oluşturan iki kara deliğin dans müziği dinlendi.

Sinyali derinlemesine çözümleyen ekip, kara deliklerin çarpışmasına milisaniyeler kala neler olduğunun izini sürdü. Güneş’imizden 30 kat daha büyük kütleli olan bu kara deliklerin, birbirlerinin etrafında ışık hızına yakın bir hızda döndüklerini ve ardından çarpışıp birleşerek, Einstein’ın E=mc2 denklemi uyarınca kütleçekimsel dalga formunda üç güneş kütlesine eşdeğer miktarda enerji salınımı yaptıklarını belirlediler.

“Bu enerjinin büyük bölümü saniyenin onda biri kadar bir sürede salındı. Bu kısa süre boyuca kütleçekimsel dalgaların gücü, görünür evrendeki tüm ışıktan yüksekti,” diyor LIGO bilimcilerinden Peter Fritschel. Bu dalgalar uzay-zaman dokusunu eğip bükerek, evreni dalgalandırarak ilerledi ve bir milyar yılı aşkın bir sürenin sonunda Dünya’nın bulunduğu yere ince bir titreşim olarak ulaştılar.

Bu bilgisayar simülasyonunda, çarpışan iki kara deliğin çevresinde uzay-zamanın nasıl büküldüğü görülüyor. Renklendirilmiş yüzey, iki boyutlu bir yaprak olarak temsil edilen uzay olup, üçüncü boyutu hayalimizde canlandırmamız gerekiyor. Huniye benzeyen bükülme kara deliğin devasa kütlesinden kaynaklanıyor. Kara deliğin yakınındaki renkler zamanın akış hızını belirtiyor: yeşil: normal, sarı: %20-30 yavaş, kırmızı: aşırı yavaş. En altta yayınlanan kütleçekimsel dalganın dalga biçimi görülüyor. Bu kütleçekimsel dalga enerjiyi alıp götürerek, kara deliklerin içeri sarmallaşmasına ve çarpışmasına neden oluyor. Görsel: Simulating eXtreme Spacetimes

Gözlem ile Kuramın Görkemli Uyumu

Astrofizik profesörü Nergis Malvalvala kütleçekimsel dalgaları şöyle açıklıyor: “Göle atılan bir taşın çevresinde oluşan halkalar gibi canlandırabilirsiniz gözünüzde. Bir olay çevresindeki uzay-zamanın biçimini bozar ve bu bozulma dalga dalga yayılarak, yüzlerce milyon yıl sonra Dünya’ya varır.” 

Kütleçekimsel dalgalara ilk kanıt 1974 yılında Russell Hulse ve Joseph Taylor’ın keşfettiği bir çift nötron yıldızı ile geldi. Dünya’dan 21.000 ışık yılı uzaktaki bu cisimler, görünüşe göre tuhaf bir biçimde davranıyorlardı. Araştırmacılar nötron yıldızlarının kütleçekimsel dalgalar biçiminde enerji kaybederek birbirleri etrafında döndükleri sonucunu çıkardı. Bu çalışma 1993 yılında onlara Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırmıştı. Şimdiyse LIGO ilk kez olarak, Dünya yüzeyinde bulunan bir aygıt kullanarak kütleçekimsel dalgaların doğrudan gözlemini yaptı.

LIGO’nun interferometreleri geçtiğimiz Mart ayında yenilenip, duyarlılıkları arttırılmıştı. Öyle ki, dedektörler bir protonun çapının onbinde birinden daha küçük değişimleri algılayabilecekti. Eylül ayı itibariyle hazırlık çalışmaları tamamlanmış ve LIGO gözlem yapmaya başlamıştı. Kısa süre sonra da beklenen sinyal yakalandı. Yapılan ölçümün, Alpha Centauri yıldızının uzaklığını mikron mertebesinde bir duyarlılıkla ölçmeye eşdeğer olduğu söylenebilir. Einstein bunun başarılabileceğini hiçbir zaman beklemiyordu.

İkili kara delik birleşmesinin sinyalleri hem Washington Hanford’daki, hem de Livingstone Louisiana’daki dedektörler tarafından algılandı.

“Yakalayacağımız ilk sinyallerin rastlantısal olmadığını, rastgele gürültüden ibaret olmadığını kendimize ve camiaya kanıtlamanın bizim için çok zor olacağını düşünüyorduk. Fakat doğa bize inanılmaz bir nezaketle, son derece büyük ve anlaması kolay bir sinyal yolladı. Ve elbette Einstein’ın kuramı ile görkemli bir uyum içindeydi,” diye anlatıyor LIGO’dan David Shoemaker.

Tüm dünyada heyecan yaratan çalışmanın sonuçları Physical Review Letters  dergisinde yayımlandı. Ekip, çalışmalarının önemini vurgulayarak, kütleçekimsel dalgaların astrofizikte yeni bir çağın başlangıcına işaret ettiğini belirtiyor. Şimdiye dek uzaya hep teleskoplarla bakıp ışık, radyo dalgası ya da x-ışını gibi elektromanyetik dalgaları yakalamaya çalıştıklarını, fakat artık kütleçekimsel dalgalarla evreni bambaşka bir şekilde araştırabileceğimizi ekliyorlar.

 


Kaynak: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, “Scientists make first direct detection of gravitational waves”
< http://news.mit.edu/2016/ligo-first-detection-gravitational-waves-0211 >

İlgili Makale: Physical Review Letters, “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”
< https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102 >


 

 

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 istersen
Patreon üzerinden
aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv