Kütleçekim dalgaları uzayı nasıl buruşturuyor?

Çarpışan kara delikler gibi evrende yaşanan en şiddetli olaylarla üretilen kütleçekim dalgaları uzay-zamanı fırtınalı bir deniz gibi dalgalandırıyor. Ancak, astrofizikçiler kütleçekim dalgalarının uzayı tıpkı ütüsüz kumaş gibi kalıcı olarak buruşturduğunu da gösterdi. Peki yakınımızda kara delikler çarpışırsa bizi nasıl etkileyecek?

Kütleçekim dalgalarını LIGO buldu

Amerika’da kurulan LIGO gözlemevi, lazer girişimölçer tekniğini kullanarak çarpışan kara deliklerden kaynaklanan kütleçekim dalgalarını 2015 yılında gözlemledi. Kara delik ve nötron yıldızı gibi güçlü yerçekimine sahip süper yoğun cisimler çarpıştığı zaman kütleçekim dalgaları üretiyor.

Yerçekimi hafızası

Kara delikler çarpıştığı zaman sahip oldukları kütlenin yüzde 30’nu uzaya kütleçekim dalgaları halinde yayıyor. Ancak, bilim insanları eskiden bu dalgaların uzayı deniz gibi dalgalandırdığını ve ardından (deyim yerindeyse) deniz yüzeyinin yatıştığını sanıyordu. Oysa kütleçekim dalgalarının uzayı kalıcı olarak kırıştırdığı ortaya çıktı ve buna yerçekimi hafızası adı verildi.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Neden önemli?

Evreni oluşturan büyük patlamadan kaldığı düşünülen; ama henüz keşfedilmeyen ilkin kütleçekim dalgaları da var. Ancak bunları tespit etmek çok zor: Büyük patlamadan günümüze geçen 13,78 milyar yılda uzay yaklaşık 90 milyar ışık yılı genişlediği için ilkin kütleçekim dalgaları, gezegenleri parçalayacak şiddetli yerçekimi fırtınalarından çok daha küçük ve zararsız titreşimlere indirgendi.

Öte yandan, uzay-zamanın en eski kara delik çarpışmalarını bile kalıcı uzay kırışıklıklarında saklayan bir yerçekimi hafızası varsa bunları zayıf kütleçekim dalgalarının izi olarak kullanabilir ve evrenin doğduğu anı, yani büyük patlama anını ilk kez gözlemleyebiliriz!

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

İlk ışık 380 bin yaşında

Bugüne dek bütün gözlemlerimizi ışık ve diğer elektromanyetik dalgalarla yaptık. Oysa bunlar evrenin 380 bin yaşında yeterince genişleyip saydamlaşması neticesinde ortaya çıkıp uzaya yayıldı (ilk ışık). Kısacası kütleçekim dalgaları olmadan evrenin 380 bin yıldan daha genç halini görmemiz imkansız.

Oysa kalıcı yerçekimi kırışıklıkları evreni görmek için yepyeni bir kapı açıyor: Bunlar evrenin doğumu sırasında oluştuğu varsayılan ve zamanda yolculuğa izin veren kozmik sicimler gibi egzotik cisimleri görmemizi de sağlayacak.

Kalıcı yerçekimi kırışıklıkları milyarlarca yıl önce buharlaşmış ilk ve en küçük kara deliklerin izini bulmamızı, hatta evrende büyük ölçekli doğal solucandelikleri varsa (ki Interstellar filminde ışıktan hızlı yolculuğa izin veriyordu) bunları tespit etmemizi de sağlayacak.

İlgili yazı: Sentetik et mutfaklara ne zaman gelecek?

 

Peki bu kırışıklıkları nasıl göreceğiz?

LIGO aslında nötron yıldızı çarpışmalarını gözlemlemek için inşa edilmişti; ama rastlantı eseri Güneş’ten 30 kat kütleli iki kara deliğin çarpışmasından kaynaklanan kütleçekim dalgalarına tanık oldu.

Buna rağmen çarpışma 1,3 milyar ışık yılı uzakta, yani uzak bir galakside gerçekleşmiş ve aradan geçen zamanda sadece 0,2 saniye boyunca küçük bir protonu titretecek kadar zayıflamıştı. Öyle ki bu dalgalanmaların akustik karşılığı kısa bir damak şaklatmasına benziyordu.

Damak şaklatarak siz de kütleçekim dalgalarının nasıl ses çıkardığını test edin. Davulun sesi uzaktan kulağa hoş gelir. 🙂

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Büyük sürpriz

Avustralya Üniversitesi’nden Paul Lasky ve ekibi, LIGO’nun içinden geçen kütleçekim dalgalarının uzayı kalıcı olarak buruşturduğunu tespit edince çok şaşırdılar.¹ Ancak buna şaşmamak gerekirdi. Lasky diyor ki “Uzaydaki iki astronotun arasından kütleçekim dalgası geçerse onları sallayacak ve aralarındaki uzaklığı sanki biri eliyle itmiş gibi değiştirecektir.”

Bu durumda uzaydaki binlerce gökcisminin birbirine göre konumunu inceleyerek gerçekte olmaları gerekenden daha uzakta olduklarını bulabilir ve uzayı kırıştıran yerçekimi hafızasını saptayabiliriz.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük

 

Oysa bu imkansız

Yerçekiminde üçüncü cisim problemi gereği, çok sayıda gök cisminin milyarlarca yıl öncesine dayanan hareketlerini geriye dönük olarak çıkaramıyoruz. Kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesi ve determinist kaosta tanımlanan işleyemeyeceğimiz miktarda büyük veri geriye dönük tahminlere engel oluyor. Bu da cisimlerin konumlarının dalgalarla değişip değişmediğini anlamayı engelliyor.

Neyse ki bu sorunu aşmanın bir çaresi var: LIGO gözlemevinin göremeyeceği kadar yüksek frekanslı bir dalgalanma olursa dalgayı değil de dalgadan sonra denizdeki kayıklar gibi yer değiştiren gökcisimlerinin uzaydaki yeni konumunu bulabiliriz.

Bu da göremediğimiz dalgayı dolaylı yoldan tespit etmemizi sağlar. Sadece Dünya ve Ay’ı oluşturan atomlar arasında birkaçına bakacağımız için işimiz nispeten kolay olacaktır. Yine de Dünya’yı sallayacak kadar güçlü dalgalar bulmayı beklemeyin.

Bunun için güneş sistemi içinde iki kara deliğin çarpışması gerekirdi. Bu da Dünya’yı yörüngesinden çıkarıp uzaya savurur veya gezegenimizi parçalayan dev gelgit dalgalarına yol açardı.

Evrenin çocukluk anıları

Demek ki evrenin sırlarını çözmek kolay olmayacak; ama yakın gelecekte, göremeyeceğimiz kadar zayıf kütleçekim dalgalarını uzaydaki kırışıklık izlerinden takip ederek galaksilerin nasıl oluştuğunu görme şansını yakalayacağız. Nasıl derseniz paralel evrenlerin uzayda açtığı muhtemel yara izlerini anlatan evrendeki süper boşluk yazımı okuyabilirsiniz.

Kütleçekim dalgaları nasıl oluşuyor?

¹Detecting Gravitational Wave Memory without Parent Signals