Fizikçi Michio Kaku’ya Sordum >> Kütleçekim dalgaları kara deliklerin nasıl dev boyutlara ulaştığını açıklıyor

Galaksilerin merkezinde yer alan ve yüz milyarlarca yıldızı bir arada tutan süper kütleli kara delikler nasıl dev boyutlarda büyüyerek milyonlarca güneş kütlesine erişiyor? Milyarlarca yıl önce galaksileri oluşturan gaz ve toz bulutlarının merkezde toplanarak tam sıfır noktasında bir kara delik oluşturması mantıklı. Ancak, kara deliklerin yakındaki yıldızları ve gaz bulutlarını yuttuktan sonra büyümeye nasıl devam ettiği merak konusu.

Astronomlar bunu açıklamak için çarpışan kara delikleri de hesaba katan yeni teoriler geliştiriyorlar. Avustralya’daki Parkes radyo teleskopu kütleçekim dalgalarını araştırarak, süper kütleli kara deliklerle ilgili yeni veriler sağladı.

Ünlü fizikçi Michio Kaku Koç Üniversitesi’nin 20. yıl kutlamaları için 10 Ekim’de Türkiye’ye geldiğinde konuyu kendisine sorma olanağım oldu. Kaku ile sohbetimizi Popular Science Türkiye dergisinin Aralık sayısında anlatacağım, ama önce sizler için kütleçekim astronomisiyle ilgili olarak aşağıdaki haberi hazırladım.

 

 

Kütleçekim astronomisiÇarpışan kara delikler

Curtin Üniversitesi Uluslararası Radyo Astronomi Araştırma Merkezi’nden (ICRAR) Dr. Ramesh Bhat, süper kütleli kara deliklerin oluşturduğu kütleçekim dalgalarının kara delik problemini çözmemizi sağlayacağını düşünüyor.

Bhat, Avustralya’nın TÜBİTAK’ı sayılan “İngiliz Milletler Topluluğu Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Örgütü” CSIRO’ya ait Parkes Radyo Teleskopunun sonuçlarını inceledi ve meslektaşlarıyla birlikte kara delikler ile kütleçekim dalgalarını ele alan bir makale yayınladı. Bhart ilgili röportajında şunları söylüyor:

 

 

Işığın giremediği yerlere bakmak

Astronomi tarihinde “ilk kez kütleçekim dalgalarını Evrenin diğer bir özelliğini, yani büyük kütleli kara deliklerin nasıl büyüdüğünü araştırmak için kullandık. Kara delikleri doğrudan gözlemlemek neredeyse imkansız, ama elimizdeki bu yeni güçlü aletle astronomide heyecanlı zamanlar yaşayacağımızı umuyoruz. Nitekim kara deliklerin büyümesiyle ilgili bir modeli çoktan eledik ve şimdi diğer modelleri araştırmaya başladık.”

Süper kütleli kara deliklerle ilgili olarak Science dergisinde yayınlanan makalenin diğer yazarları arasında CSIRO’dan Doçent Dr. Ryan Shannon ve doktora öğrencisi Vikram Ravi yer alıyor.

 

 

Süper kütleli kara delikler çarpışan galaksilerin çocukları

Einstein, Genel Görelilik teorisini geliştirirken kütleçekim dalgalarını öngörmüştü. Kütleçekim dalgaları şiddetli bir kütleçekim alanı oluşturan kara delikler ve nötron yıldızları gibi gökcisimlerinin bizzat uzayın dokusunu (uzay-zamanı) dalgalandırmasıyla meydana geliyor. Birbirinin etrafında dönen kara delikler, nötron yıldızları veya Güneşimiz gibi küçük yıldızların kalıntısı olan “beyaz cüceler” kütleçekim dalgalarına yol açıyor.

Kara delikler, sanılanın aksine, önüne geleni yutan doymak bilmez yıkım canavarları değil. Bir kara deliğin önüne geleni yutması için yıldızların, gezegenler, uydular ve asteroitlerin kara deliğe gerçekten çok yaklaşması gerekiyor. Oysa bir kara delik oluştuktan sonra yakındaki bütün materyali yutarak temizliyor. Geriye sadece kara deliğin uzaktan yörüngesine giren gökcisimleri kalıyor (varsa).

Astronomlar, galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğunu açıklamak için “çarpışan galaksiler” kuramını ortaya attılar. Buna göre Evrende önce cüce galaksiler oluşuyor. Bunlar milyarlarca yıl içinde çarpışarak Samanyolu veya dev komşumuz Andromeda gibi büyük galaksileri meydana getiriyor. Elbette cüce galaksilerin merkezindeki dev kara delikler de çarpışarak birleşiyor ve süper kütleli kara deliklere dönüşüyor.

 

 

Profesör Kaku'ya sordum. Fizikte devrim için LISA'yı beklememiz lazım.Samanyolu’nu dev bir kara delik bir arada tutuyor

Kara deliklerin, özellikle galaksilerin merkezindeki dev kara deliklerin çarpışması son derece şiddetli kütleçekim dalgalarına yol açıyor. Öyle ki aradan milyarlarca yıl geçmiş olmasına karşın —bu tür çarpışmaların sayısı zamanla azaldı, ancak evrenin gençliğinde galaksiler oluşurken oldukça sıktı— kütleçekim dalgalarının zayıf sinyallerini radyo teleskoplarla yakalamak mümkün ve bunun bir yararı daha var.

Kütleçekim astronomisi, deney ve gözlem olanağı sınırlı olduğu için gittikçe daha fazla bilgisayar simülasyonu yapmak zorunda kalan gökbilime yeni bir soluk getiriyor. Bilim adamları artık, “Siz bilim yapmıyorsunuz ki! Bilim deneyle olur. Sizin yaptığınız bilgisayar modeli, kanıtlanmamış matematiksel hesaplama” eleştirilerinden kurtulabilecek ve kütleçekim dalgalarını kullanarak, Sicim Teorisi dahil bütün kozmoloji modellerini test edebilecekler.

10 Ekim 2013’te Koç Üniversitesi’nin 20. yıl kuruluş kutlamaları çerçevesinde Türkiye’ye gelen ünlü Sicim Teorisi uzmanı Prof. Michio Kaku da bu bağlamda; 10 yıl içinde uzaya fırlatılacak olan lazer anteni LISA’nın, kütleçekim dalgalarını kullanarak evrenin doğum anının resmini çekeceğini söyledi. Bhat ve arkadaşları ise LISA’dan önce, Dünya’daki radyo teleskopları ile kara delik araştırmalarına başladılar bile.

 

 

4 milyon Güneş kütlesi

Bhat, “kara delikler birbirine çok yaklaştığında tam da tespit edebileceğimiz bir frekansta kütleçekim dalgaları yaymaya başlıyorlar” diyor. Son 10 milyar yılda defalarca tekrarlanan bu olaylar, Evrenin doğumuna tanıklık eden “kozmik mikrodalga arka plan ışınımı” haritasının üzerinde dalgalanmalara yol açıyor. Radyo teleskoplar zayıf kütleçekim dalgalarını arka plan ışınımından ayırt edebiliyor.

Öte yandan, nötron yıldızlarını gözlemlemek kara deliklerden daha kolay olduğundan (sonuçta ışık saçıyorlar) araştırmacılar, kütleçekim dalgaları için kendi etrafında hızla dönen 20 nötron yıldızına (atarca) göz diktiler.

 

Atarcalar atom saatlerinden daha istikrarlı çalışıyor ve kendi etrafında saniyede yüzlerce kez hep aynı hızda dönüyor. Astronomlar zamanı saniyenin 10 milyonda biri ölçeğinde kesin aralıklarla ölçmeye imkan veren atarcaları kullanarak, Evrendeki zayıf kütleçekim dalgalarını tespit etmeyi planlıyor.

Sonuçta kütleçekim dalgaları, nötron yıldızlarının bulunduğu bölgeden geçerken uzayı dalgalandırarak atarcaların “nabız atışlarının” aksamasına yol açıyor. Bu aksamayı radyo teleskoplarla gözlemleyerek kütleçekim dalgalarının şiddetini dolaylı yollarla ölçmek mümkün.

 

 

Zamana bırakmak lazım

CSIRO ve Swinburne Üniversitesi’nin işbirliğiyle kurulan Parkes Atarca Zamanlama Sistemi (PPTA), son 20 yılda büyük miktarda veri sağladı fakat bu veriler kütleçekim dalgalarını doğrudan gözlemlemek için yeterli değil. Astronomlar bugüne kadar sadece dolaylı gözlemler yapabildiler, ama kütleçekim dalgalarını doğrudan saptamanın artık an meselesi olduğunu düşünüyorlar.

Bhat açıklıyor: “PPTA sonuçları bize kütleçekim dalgalarının arka plan şiddetinin alt eşiğini gösteriyor. Kütleçekim dalgası arka planının şiddeti, süper kütleli kara deliklerin ne sıklıkta birbirine doğru spiraller çizerek birleştiğine, bunların ne kadar kütleli olduğuna ve elbette bizden ne kadar uzakta yer aldığına bağlı bulunuyor. Arka plan eşiği düşükse, bu durum bir veya daha fazla faktörü sınırlayan bir limit oluşturuyor.”

 

Bhat’ın kısaca söylemek istediği şey, kütleçekim dalgalarının şiddetinin kara deliklerin kütlesini gösterdiği. Evrendeki süper kütleli kara deliklerin ortalama büyüklüğünü tespit edebilirsek, galaksilerin ve kara deliklerin nasıl oluştuğunu açıklamış olacağız.

Örneğin, “Samanyolu’nun merkezindeki 4 milyon Güneş kütleli kara delik boyutundaki kara deliklerin sayısının” milyarca güneş kütlesine denk kara deliklerin sayısından daha fazla olduğunu keşfedersek bazı fizik modelleri kanıtlanmış olacak. Aksi takdirde yeni teoriler geliştirmek zorunda kalacağız. Kütleçekim astronomisi ışığın giremediği yerlere bakmamızı sağlıyor.

 

Kütleçekim dalgaları kara delikler ve galaksilerin nasıl oluştuğunu gösteriyor

 

 

Çarpışan kara delikler: bilgisayar simülasyonu

 

 

1R. M. Shannon, V. Ravi, W. A. Coles, G. Hobbs, M. J. Keith, R. N. Manchester, J. S. B. Wyithe, M. Bailes, N. D. R. Bhat, S. Burke-Spolaor, J. Khoo, Y. Levin, S. Oslowski, J. M. Sarkissian, W. van Straten, J. P. W. Verbiest, J.- B. Wang. Gravitational-Wave Limits from Pulsar Timing Constrain Supermassive Black Hole Evolution. Science, 2013; 342 (6156): 334 DOI: 10.1126/science.1238012

 

4 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir


*