Einstein'ı alt edebilmek giderek daha da zor bir hâl almaya başladı. 100 yılı aşkın bir süre önce, ünlü fizikçi genel görelilik ismiyle bilinen ve gezegen yörüngelerinden yıldız ışığının bükülmesine kadar her şeyi başarıyla açıklayan kütle çekim açıklamasını yayımladı. Yine de bazı fizikçiler, genel göreliliğin çözemediği; örneğin, kütleçekimiyle galaksileri birbirine bağlayan görünmez karanlık maddeye dair makul açıklamalar geliştirmek için yeni teoriler icat etmeye çalışıyor. Fakat Nisan 2019'da bir kara delikten doğrudan edinilen ilk görüntünün paylaşılmasıyla, kütleçekim teorileri için zorlu bir test de başlamış oldu: Başarısız olursan, teorin ölür!
1915 yılında Einstein, kütleçekimin Dünya gibi büyük kütleli cisimlerin uzayı ve zamanı ya da uzay zamanı bükmesinden dolayı ortaya çıktığını varsaydı. Bu bükülmüş uzay-zaman, serbest düşen bir nesnenin yolunun eğrilmesine neden olur ve Dünya üzerindeki bir güllenin parabolik yayı veya Ay'ın eliptik yörüngesi ile sonuçlanır. 1930 yılında, bilim insanları genel göreliliğin şaşırtıcı bir sonucunu keşfettiler: Yeterince büyük bir yıldız sönerse, çekirdeği sonsuz küçük bir noktaya çökebilir ve arkasında ultra yoğun bir kütleçekim alanından başka bir şey bırakmayabilir. Bu, belli bir mesafeden sonra ışığın bile kaçamadığı bir kara delikti tanımlamasıydı.
Kara delikler, ta ki 2019 yılına kadar doğrudan görüntüsüne sahip olmadığımız ancak etkisinden dolayı teorik olarak kabul edilen çok güçlü çekim kuvvetine sahip fenomenlerdi. İnsanlar ilk kez geçen yıl bir kara deliğin doğrudan görüntüsünü elde etti. Hatta bu kara delik çökmekte olan tek bir yıldız tarafından oluşturulmamış, muhtemelen birden fazla kara deliğin birleşmesiyle oluşmuştur. 53 milyon ışık yılı uzaklıkta bir galaksinin kalbinde gizlenen bu kara delik, Güneş'ten 65 milyar kat daha ağır. Bunu incelemek için 180'den fazla astronom ve astrofizikçiden oluşan bir ekip, Event Horizon Telescope (EHT) olarak bilinen büyük bir teleskopla bu projede olarak çalışmak üzere harekete geçti.
Oluşturulan görüntü, tam da olması gerektiği gibi görünüyor: Mürekkep siyahı bir noktayı çevreleyen ateşli bir halka. Parıltı, kara deliğin etrafında dönen sıcak gazdan yayılır ve ortadaki siyah nokta, çok yakından --hatta önündeki gazdan bile-- geçen her ışığı yakaladığı için kara deliğin oluşturduğu bir "gölge" dir. EHT'de çalışan bilim insanları, kara deliğin kütleçekimi tarafından büyütülmüş olan bu gölgenin ne kadar büyük görünmesi gerektiğini hesaplamak için genel göreliliği kullandılar ve sonuçlarının gözlemleriyle uyumlu olduğunu buldular.
Fakat ne var ki, diğer kütleçekimi teorilerini test etmek için bu görüntüyü kullanamadılar, çünkü alternatif bir kütleçekimi teorisi iş başında ise gölgenin ne kadar büyük olması gerektiğini hesaplamanın kolay bir yolu yoktu. 1 Ekim'de (2020) Physical Review Letters'de yayımlanan araştırmada, EHT araştırmacıları hesaplamayı yapabilmek için oldukça basit bir yol geliştirdiler.
Prensipte Einstein’ın kuramını değiştirebilecek veya genişletebilecek neredeyse sayısız yol olduğu için, yani maddenin ve enerjinin uzay-zamanı tam olarak nasıl büktüğünü değiştirmek hiç de fena bir yol değildir. Bununla birlikte, bir kara deliği tanımlamak için kullanıldığında, her teori eninde sonunda bir metrik --kara deliğin çevresindeki çarpık uzay-zamanın şeklini kodlayan matematiksel bir ifade-- üretmek zorundadır. Ekip güvenilir bir sonuca ulaşmak için genel göreliliğin "ikinci dereceden" testi olarak bilinen bu testi gerçekleştirmek için kara deliğin boyutunu kullandılar. Araştırma şimdiye kadar her şeyin genel görelilik açısından yolunda gittiğini gösteriyor.
Genel olarak fizikçiler genel göreliliği, Isaac Newton'ın kütleçekim teorisine bir eklentiler ve düzeltmeler serisi olarak düşünür. Genel görelilik, bu eklentilerin ne olması gerektiğini tahmin eder. Evrende kütleçekimin nasıl çalıştığına dair ölçümler bu tahminlerden sapıyorsa, o zaman fizikçiler genel göreliliğin hikayenin tamamı olmadığını bilirler. Bir teste ne kadar fazla eklenti veya faktör eklenirse, sonuç da o kadar fazla güven verir. Güneş sisteminde olduğu gibi zayıf kütleçekim alanlarında, fizikçiler Newton'un denklemlerine yapılan "birinci dereceden" eklemelerin genel görelilik ile tutarlı olup olmadığını test edebilirler. Bu eklemeler, çarpık bir uzay zamanda ışık ve kütlenin nasıl hareket ettiği veya kütleçekiminin zamanın nasıl daha yavaş akmasını sağladığı gibi şeylerle ilgilidir.
Kütleçekiminin bu yönleri, örneğin bir Güneş Tutulması sırasında yıldızların ışığının saptırılma şekli ile test edilmiştir ve Güneş'ten uzağa uçan bir uzay aracına gönderilen bir lazer ışığının Dünya'ya dönmesi beklenenden daha uzun sürer. Genel görelilik tüm bu testleri her defasında başarıyla geçmiştir. Fakat testleri bir adım öteye taşımak için M87’nin kara deliğinin etrafındaki gibi güçlü bir kütleçekimi alanı gerekir. Physical Review Letters'da yayımlanan yeni araştırmanın sonuçları Einstein'ın teorisinde çatlaklar bulmayı uman fizikçiler için bir hayal kırıklığı yarattı.Genel görelilikte bir sapma bulmak, esasında yeni bir fiziğe giden bir yola işaret edebilir ya da çok büyüğün fiziği olan genel göreliliği ve atom altı parçacıklar ve atomlar gibi çok küçüğün fiziğini tanımlayan kuantum mekaniğini birleştirmeye yardımcı olabilir. Fakat görünüşe göre; şimdiye kadar genel görelilik en ufak bir eğilme bile göstermedi.
- The first black hole image helped test general relativity in a new way. ScienceNews/Lisa Grossman (accessed October 4, 2020). https://www.sciencenews.org/article/event-horizon-telescope-black-hole-image-einstein-general-relativity
- Famous shadow of black hole provides novel test for new theories of gravity. ScienceMag/Adrian Cho (accessed October 4, 2020). https://www.sciencemag.org/news/2020/10/famous-shadow-black-hole-provides-novel-test-new-theories-gravity
- Gravitational Test beyond the First Post-Newtonian Order with the Shadow of the M87 Black Hole. Physical Review Letters, (2020). https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.141104
Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.Destek Ol