Beş soruda kütle çekimi

Kütle çekimsel dalga nedir?

Trambolin üzerinde bir tenis topu düşünün. Üzerine koyduğunuzda hareketsiz, sabit duracaktır. Şimdi üzerine bir çocuk oturttuğumuzu düşünelim. Oturduğu yerde çukur oluşacak, ve tenis topu da çukura doğru yuvarlanacaktır. Çocuğun oturduğu yer tenis topuna ne kadar yakınsa, top da mıknatısla çekilmiş gibi o yöne doğru gidecektir. Hareket eden gövdenin kütlesi ne kadar fazlaysa çekim gücü de o kadar artacaktır.

İşte kütle çekimsel dalga kavramının arkasında yatan, bu mantık. Aynı mantığı yaklaşık olarak uzaya uygulamak da mümkün. Kütlelerin hızı artınca kütle çekimsel dalgalar oluşuyor. Örneğin ömrü dolan yıldızların patlaması, Büyük Patlama (Big Bang) ya da iki kara deliğin birbiriyle kaynaşması gibi büyük olaylar sırasında. Kütle çekimsel dalgalar büyük güçle çarparak alanı genişletiyor, uzayzaman yapısını değiştiriyor.

Fizikçi Albert Einstein, kütle çekimsel dalgaları 100 yıl önce İzafiyet (Görelilik) Teorisinde tanımlamıştı. Kütle çekimsel dalgalar önlerine ne çıkarsa çıksın tamamen serbest bir şekilde evrende yayılıp genişliyor. Bu yönleriyle ışık ya da ses dalgalarından ayrılıyorlar. Kütle çekimsel dalgalar, mekanın kendisinin, geometrinin şekilsel deformasyonuna yol açıyor.

Peki niye bu kadar önemliler?

Einstein, uzayzamanın kütle çekimsel dalgalar yoluyla nasıl sürüklenerek deforme olduğunu, nötron yıldızları ve kara delikler gibi nesnelerin bu yapı içinde nasıl hareket ettiğini tanımlamıştı. Ancak şimdiye kadar bilim insanlarının bu tür bir fenomeni ölçebileceği hiçbir teknoloji mevcut değildi.

Kütle çekimsel dalgaların varlığını kanıtlayan bilim insanlarının Nobel Fizik Ödülünü almasına kesin gözüyle bakılıyor.

Niye daha önce bulunamadı?

Şimdiye kadar pek çok bilim insanı kütle çekimsel dalgaların varlığını kanıtlamaya çalıştı, ama başarılı olamadı. Bunun nedeni ise kütle çekimsel dalgaların bulunabilmesi ve ölçülebilmesinin son derece zor oluşu.

Ölçüm için son derece hassas bir detektöre ihtiyaç var. Çünkü dalgalar Dünya'ya ulaştığında çok büyük ölçüde küçülerek bir atom çekirdeğinden bin kez daha küçük amplitüdlere (genlik) sahip hale geliyor.

Lazer Radyoastronomi Kütle Çekimsel Dalgalar Gözlemevi‘ndeki (LIGO) bilim insanları dalgaları nasıl araştırıyor, ne yöntemler kullanıyor?

ABD'de 1992 yılında kutulan LIGO Gözlemevi, biri Livingston, Louisiana, diğeri Hanford, Washington'da olmak üzere birbirinden yaklaşık 3 bin kilometre uzaklıkta yüksek hassasiyette iki gözlemevinden oluşuyor. LIGO'da dalgalar ile ilgili yapılan ilk araştırmalar da başarısızlıkla sonuçlanmıştı. Ancak kullanılan yeni teknoloji, eskisine göre dört kat daha hassas.

LIGO'yu oluşturan iki gözlemevinin her birinde dört kilometre uzunluğunda L şeklinde birbiriyle birleşen aynalarla kaplı ikişer tünel bulunuyor. Lazer ışınları yardımıyla uzayzaman dokusundaki dalgalanmalar saptanıyor.

Dalgaların kanıtlanması neye yarayacak?

Kitle çekimsel dalgaların varlığının kanıtlanması, kainatla ilgili algımızı kökten değiştirebilir. Büyük Patlama gibi kainatın oluşumunda rol oynayan büyük olayların etkileri daha iyi araştırılabilecek.

Uzayın en uzak, en derin noktalarına kadar bakmak mümkün olacak. Büyük Patlama sonucu oluşan dalgalar bize örneğin kainatın nasıl şekillendiği konusunda yeni bilgiler sağlayabilecek.

Ayrıca kütle çekimsel dalgaların varlığının kanıtlanması, Einstein'ın teorisinin en anlaşılmaz görünen bölümünün doğrulanmasını sağlamış oldu.

© Deutsche Welle Türkçe

Nik Martin