Yerçekimi dalgaları keşfedildi

Bilim-Teknik GÜNDEMİ

Bilim insanları Albert Einstein’ın Genel Görelilik Teorisinde varlığı öngörülen yerçekimi dalgalarının keşfedildiğini duyurdu. Kısa bir süre önce yenilenen Lazer Interferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) tarafından yapılan keşif fizik dünyasında bir devrim olarak nitelendiriliyor.

Fizikçiler gözlemlediğimiz evrendeki dört temel güçten üçünün -elektromanyetik, güçlü nükleer ve zayıf nükleer güç- nasıl işlediği ve taşıyıcı parçacıklarını keşfetmişti. Ancak büyük kütlelerin çekim güçlerinin nasıl oluştuğu gizemini koruyordu.

Bundan tam 100 yıl önce Albert Einstein, uzay ve zamanın birleşik bir entite olduğunu ve yerçekiminin de dev kütlelerin uzay-zamanı büzmesi sonucunda ortaya çıktığını öngören Genel Görelilik Teorisini ortaya atmıştı. Einstein, Isaac Newton’un kafasına elma düşmesi hikayesine farklı bir yaklaşım getirdi. Einstein’a göre dünya elmayı çekmiyordu. Daha ziyade ağaçtan düşerken uzay-zamanda mükemmel bir çizgi izlemeye çalışan elma karşısına çıkan dünyaya çarpıyordu.

Einstein’ın teorisine göre dev kütlelerin bu büzme hareketi uzay-zaman entitesinde dalgalanmalar yaratmalıydı.

Karadeliklerin birleşmesinin yarattığı yerçekimi

İşte tam 100 yıl sonra bilim insanları 1.3 milyar ışık yılı ötedeki iki karadeliğin çarpışması sonucunda ortaya çıkan yerçekimi dalgalarını LIGO ile tespit etmeyi başardı. Suda hareket eden bir kayığın arkasında bıraktığı dalgalarla karşılaştırılabilecek olan yerçekimi dalgalarını tespit etmek için oldukça hassas bir lazer ölçüm aygıtı kullanıldı.

LIGO bir lazer ışınını bölüp iki ışın yaparak paralel bir şekilde hedefindeki aynalara gönderdi. Aynalardan geri yansıyan lazer ışınları arasındaki mesafeyi ölçen bilim insanları atom çekirdeğinin onbinde biri kalınlığındaki bu farkı yakalamaya çalıştı ve bunu başardı.  

Ekibin başındaki isim olan David Reitze, dünyadan 1.3 milyar ışık yılı uzakta biri güneşin kütlesinin 29 diğeri ise 36 katı olan iki karadeliğin birleşerek tek bir karadelik haline gelmesi olayının uzayda bıraktığı izlerin 14 Eylül 2015 günü ABD’nin Hanford ve Livingston şehrinde bulunan LIGO alıcıları tarafından tespit edildiğini söyledi. Sensörlerin uzay zaman üzerinde algıladığı dalgalar bir protonun binde biri kadar büyüklüğündeydi. LIGO orijinal olarak bundan 10 kat daha küçük dalgaları da algılayabilecek şekilde donatılmıştı.

Bilim insanları yerçekimi dalgalarını 12 Ocak 2016 tarihine kadar sürekli olarak kaydetti. Aynı tarihlerde yenilenen LIGO ekipmanının doğru çalıştığından emin olmak isteyen bilim insanları sonuçları defalarca kontrol etti ve sonunda geçtiğimiz gün yerçekimi dalgalarının tespit edildiğini duyurdu.

LIGO’nun bu keşfi karadeliklerin nasıl birleştiği konusunda da bilgiler elde edilmesini sağladı. Birbirleri etrafında dönen iki karadelik birbirine yaklaştıkça çok daha hızlı bir yörünge izlemeye başladı. Birleşmeye çok kısa bir süre kala iki karadelik birbiri etrafında birkaç milisaniyede dönmeye başladı. Sonuçta güneşin 62 katı büyüklüğünde dev bir karadelik oluşurken kayıp kütle ise uzay-zamanda yerçekimi dalgaları yaratan enerjiye dönüştü.

LIGO’daki uzmanlar birleşmenin birkaç milisaniye öncesinde bu iki karadeliğin yaydığı enerjinin tüm evrendeki galaksilerin yaydığı ışık enerjisinden daha fazla olduğunu ifade ediyor.

Merhaba yerçekimsel gökyüzü

Bilim dünyası yerçekimi dalgalarının keşfini astronomi ve fizik alanında son dönemlerde yapılan en büyük keşiflerden biri olarak nitelendiriyor.

Einstein’in Genel Görelilik Teorisi üzerinde 100 yıldır çalışan fizikçiler bugüne kadar teorideki yerçekimi açıklaması ile çelişecek hiçbir veri elde edemedi. Hatta bilim insanları Einstein’ın teorisini “ne kadar bozmaya, tersini ispatlamaya çalışıyorsak o kadar mükemmelleşiyor” diye nitelendiriyor.

Yerçekimi dalgalarının da keşfiyle Einstein’ın kütlelerin çekimi konusundaki teorisinin artık büyük ölçüde doğrulandığı düşünülebilir.

Ancak asıl heyecan verici nokta artık gökyüzüne, uzaya farklı bir şekilde bakacak olmamamız. Güneşi Sistemine galaktik ölçülerde yakın olan karadelikleri dahi tespit etmenin zor olduğu bir dönemde yerçekimi dalgaları takip edilecek çok uzaktaki bu gizemli gökcisimleri tespit edilebilecek. Astronomlar artık görmeden de çok çok büyük mesafelerdeki uzay cisimlerinin hareketlerini izleyebilecek.

Yerçekimi dalgaları nedir?

Uzun bir süreden beri varlığı tartışılan yerçekimi dalgaları uzay-zamanda dev kütleli cisimlerin oluşturduğu dalgalanmalar olarak nitelendiriliyor. Dünya, Güneş, sistemimizdeki tüm gezegenler, yıldızlar, tümü uzay-zamanda kütle hareketleriyle izler bırakıyor. İşte bu izler daha doğrusu uzay-zamanda bırakılan bu dalgalanmalar bugüne kadar tespit edilememiş ancak Einstein tarafından öngörülmüştü.

Evrendeki dört temel güçten en zayıfı olan yerçekimi konusundaki Einstein’ın teorileri bir diğer temel teorem olan Kuantum Mekaniği ile çeliştiği için evreni temelde tanımlama iddiasından geri durmaktaydı. Ancak yerçekimi dalgalarının sunduğu yeni perspektif bu iki teori arasındaki temel farklılıklara da yeni bir bakış açısı getirebilir.

TEORİDEN GERÇEÐE: Yerçekim dalgaları nasıl keşfedildi

1915: Albert Einstein, Genel Görelilik Teorisini yayınladı ve yerçekimini kütle veya enerjinin uzay zamanı büzmesi olarak tanımladı

1916: Einstein birbiri etrafında dönen iki dev kütlenin uzay zamanda yerçekimi dalgalarını yaratması gerektiğini öne sürdü.

1936: Einstein yerçekimi dalgaları konusunda belki de yanıldığını, bu dalgaların oluşma koşullarının evrende mümkün olmayabileceğini yazdı.

1962: Rus fizikçiler M. Gertsenshtein ve V.I. Pustovoit yerçekimi dalgalarının tespiti için optik bir deney önerdi.

1969: Fizikçi Joseph Weber iki büyük alüminyum silindirin kullanıldığı bir deneyde yerçekimi dalgalarını keşfettiğini öne sürdü, ancak tekrar deneylerde bir sonuç alınamadı.

1972: ABD’li bilim insanı Rainer Weiss, yerçekimi dalgalarının tespiti için yeni bir optik deney yöntemi önerdi.

1974: Astronomlar bir nötron yıldızı etrafında dönen bir pulsarın hızının yavaşladığını keşfederek bunu yerçekimi dalgalarının varlığına bağladı. Bu çalışma daha sonra Nobel ödülü kazandı.

1979: LIGO deneyi ilk kez ABD’nin Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilmeye başlandı.

1990: LIGO deneyi için 250 milyon dolarlık bütçe sağlandı.

1992: Washington ve Louisiana’da iki LIGO istasyonu yapımına başlandı.

1995: LIGO’nun ilk büyük sensörü Almanya’da yapıldı.

1996: LIGO’nun ikinci sensörü İtalya’da yapıldı.

2002-2010: İşleme başlayan LIGO yerçekimi dalgalarını keşfedemedi.

2010-2015: LIGO için 205 milyon dolarlık yeni bir güncelleme yapıldı

2015: Eylül ayında çalışmaya başlayan LIGO yerçekimi dalgalarını hemen tespit etti.

2016: 11 Şubat’ta bilim insanları yerçekimi dalgalarının keşfedildiğini duyurdu. 

HAZIRLAYAN: Doğan Barış ABBASOÐLU

abbasogludogan@hotmail.com