Bize Ulaşın

     

Yerçekimi dalgaları nedir?

Albert Einstein, 1915'de genel görelilik alan denklemlerini elde ettikten sonra, 1916'da bunların elektromanyetik dalgalara benzer çözümleri olabileceğini farketti.

Uzay-zaman metriği düz metrik+küçük dalgalanmalar şeklinde yazılır ve bu küçük kısımın sadece birinci kuvvetlerine bakılırsa (küçüğün karesi=çok daha küçük!), bu metrik tedirgemelerinin ışık hızıyla yayılacağı ve elektromanyetik dalgalar gibi diklemesine polarize olacakları görülüyordu. Nasıl gözlenecekleri ise ayrı bir soruydu: Newton sabiti G elektron yükü e'den o kadar daha küçük ki, iki elektron arasındaki gravitasyonel çekim kuvveti itici elektrostatik kuvvetin 1040 'ta biri. Ayrıca, gravitasyonel radyasyon ancak kuvadrupol kipinde yayımlanabiliyor, elektromanyetik radyasyon ise dipol olabiliyor ve bu yüzden gözlenebilecek radyasyon enerjileri arasındaki oran gravitasyon aleyhine daha da düşüyor.

Gravitasyonel radyasyonun varlığı hakkında elimizdeki tek veri 1980'lerde Hulse ve Taylor'un birbirleri etrafında dönen bir nötron yıldızı çiftinin yörüngesinin küçülmesini ölçmeleriydi. Bu küçülme tam gravitasyonel radyasyonla enerji kaybına uygundu, ama radyasyonun kendisi bir gravitasyonel "antenle" gözlenebilmiş değildi. Hulse ve Taylor bu 5 yıl süren hassas gözlemle gravitasyonel radyasyonun varlığını dolaylı da olsa gösterdikleri için 1993 Nobel ödülünü aldılar.

Nötron yıldızı çiftinden gravitasyonel  dalgaların yayılımı

 

Hulse ve Taylor. Gravitasyonel radyasyonun varlığını dolaylı da olsa gösterdikleri için 1993 Nobel Fizik ödülünü aldılar.

 

Son gravitasyonel dalga gözleminde ise, Hanford, Washington ve Livingston, Lousiana'da kurulu LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) "antenleri", dalga geçerken uzayın dik yönlerde nasıl farklı büzülüp genişlediğini doğrudan ölçmeyi başardı.


Gravitasyonel dalgalar

Buradan çıkan netice kabaca şu: Biri 36, diğeri 29 güneş kütlesindeki karadelik birbirleri etrafında dönerek enerji kaybediyor ve sonunda 62 güneş kütleli tek bir karadelik yaratarak birleşiyorlar, 3 güneş kütlelik enerjiyse gravitasyonel radyasyon olarak etrafa yayılıyor. Çarpışma bizim galaksinin dışında, 1.3 milyar ışık yılı uzakta oluyor (yani 1.3 Milyar önce, aletlerimize sinyal yeni ulaşıyor). Einstein'ın 100 yıllık beklentisini doğrulamanın ötesinde, deneylerin fikir babalarından Kip Thorne'e göre bu gözlemler bize astronomi için yeni bir pencere açıyor. Nasıl radyo astronomisi, gama ışını astronomisi ve hatta nötrino astronomisinden optik astronominin bize veremediği yepyeni şeyler öğrendiysek, gravitasyonel dalgalar da evrende olan bitenler hakkında bize muhakkak önemli yeni bilgiler verecek. Mesela karanlık madde ile tek etkileşmemiz gravitasyon yoluyla; bu sayede belki karanlık maddeden gelen gravitasyonel dalga sinyalleri ile bu maddeyi inceleyebiliriz. Veya Büyük Patlamadan 380,000 yıl sonra ortaya çıkan Kozmik fon ışımasının da öncesinde, tam Büyük Patlamanın "sıfır anında" olanlar hakkında belki bilgi sahibi olabileceğiz. Temel fizik ve özellikle Kozmoloji için yeni ve çok heyecanlı bir çağın eşiğindeyiz.

Prof. Dr. Cihan Saçlıoğlu

Bu yazı Bilim ve Ütopya'nın mart 2016 sayısında "Gravitasyonel dalgalar gözlemlendi!" başlığıyla yayımlanmıştır.