1905’te Albert Einstein, fizik yasalarının hızlanmayan tüm gözlemciler için aynı olduğunu ve bir boşluktaki ışık hızının tüm gözlemcilerin hareketinden bağımsız olduğunu belirledi. Bu, ‘Özel Görelilik Teorisi’ydi. Tüm fizik için yeni bir boyut getirdi ve yeni uzay ve zaman kavramlarını ortaya koydu.
Einstein daha sonra teoriye ivme katmak için 10 yıl geçirdi ve 1915’te Genel Görelilik Teorisi’ni yayınladı.
İçinde, büyük nesnelerin uzay-zamanda yer çekimi olarak hissedilen bir bozulmaya neden olduğunu belirledi.
Görelilik Teorisi ve Yer Çekimi Gücü
İki nesne, birbirlerine “yer çekimi” olarak bilinen bir çekim gücü uygular. Sir Isaac Newton üç hareket yasasını formüle ettiğinde iki nesne arasındaki yer çekimini ölçtü. İki beden arasındaki çekişme kuvveti, her birinin ne kadar büyük olduğuna ve bu ikisinin ne kadar uzak olduğuna bağlıdır.
Dünya’nın merkezi sizi ona doğru çekse bile (sizi sıkıca yere sabitlenmiş olarak), kütle merkeziniz Dünya’ya geri çekiliyor. Ancak daha büyük beden sizden kendini zorla çekerken, çok daha küçük kütlenizle aynı kuvvet sayesinde kendinizi sağlam bir şekilde köklenmiş bulursunuz. Yine de Newton yasaları, yer çekiminin bir mesafe boyunca hareket edebilen bir nesnenin doğuştan gelen bir gücü olduğunu varsayar.
Albert Einstein, Özel Görelilik Teorisi’nde, fizik yasalarının hızlanmayan tüm gözlemciler için aynı olduğunu belirledi. Bir gözlemcinin gittiği hız ne olursa olsun bir boşluktaki ışığın hızının aynı olduğunu gösterdi.
Sonuç olarak, uzay ve zamanın uzay-zaman olarak bilinen tek bir sürekliliğe dönüştürüldüğünü keşfetti. Bir gözlemci için aynı anda meydana gelen olaylar, başka bir gözlemci için farklı zamanlarda meydana gelebilir.
Genel Görelilik Teorisi için denklemleri çözerken, Einstein büyük nesnelerin uzay-zamanda bozulmaya neden olduğunu fark etmiştir. Trambolinin merkezine büyük bir gövde yerleştirdiğinizi düşünün.
Vücut kumaşa bastırır ve çukurlaşmasına neden olur. Kenarın etrafında yuvarlanan bir mermer, vücuda doğru sarılır, bir gezegenin yer çekimi uzayda kayalara çektiği gibi çekilir.
Deneysel Kanıtlar ile Görelilik Teorisi
Aygıtlar uzay-zamanını görmese de ölçemese de, eğrilmesiyle öngörülen olayların birçoğu doğrulanmıştır.
Yer çekimi mercekleme:
Kara delik gibi büyük bir nesnenin etrafındaki ışık bükülür ve arkasında yatan şeyler için bir mercek gibi davranmasına neden olur. Gök bilimciler bu yöntemi rutin olarak devasa nesnelerin arkasındaki yıldızlar ve galaksileri incelemek için kullanırlar.
Pegasus takım yıldızında bir kuasar olan Einstein’ın Haçı, yer çekimi merceğinin mükemmel bir örneğidir. Kuasar Dünya’dan yaklaşık 8 milyar ışıkyılı ve 400 milyon ışıkyılı uzaklıkta olan bir galaksinin arkasında oturuyor.
Kuasarın dört görüntüsü galaksinin etrafında görünür, çünkü galaksinin yoğun yer çekimi kuasardan gelen ışığı büker.
Yer çekimi mercekleme, bilim adamlarının oldukça güzel şeyler görmelerine izin verebilir, ancak yakın zamana kadar, lensin etrafında tespit ettikleri şey oldukça statik kaldı. Bununla birlikte, merceğin etrafında dolaşan ışık farklı bir yol izlediğinden, her biri farklı bir süre boyunca seyahat ettiğinden, bilim adamları büyük bir galaksi tarafından büyütüldüğünden dört farklı kez bir süpernova olduğunu gözlemlediler.
Bir başka ilginç gözlemde, NASA’nın Kepler teleskobu, beyaz bir cüce olarak bilinen ve ikili bir sistemde kırmızı bir cüce etrafında dönen ölü bir yıldız gördü. Beyaz cüce daha büyük olmasına rağmen, arkadaşından çok daha küçük bir yarıçapa sahip.
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Avi Shporer yaptığı açıklamada, “Teknik, 3000 mil uzaklıktaki bir ampulde pire tespit etmekle, kabaca Los Angeles’tan New York’a kadar olan mesafeyle eşdeğer.” dedi.
Merkür’ün yörüngesindeki değişiklikler:
Merkür’ün yörüngesi, masif güneşin etrafındaki uzay-zamanın eğriliği nedeniyle zaman içinde çok yavaş değişiyor. Birkaç milyar yıl içinde Dünya ile bile çarpışabilirdi.
İlginizi çekebilir: Merkür’deki Garip Manyetik Kutuplar, Dünya ile Çok Benzer Olabilir mi?
Dönen cisimlerin etrafında uzay-zamanın çerçeveye sürüklenmesi:
Dünya gibi ağır bir nesnenin dönüşü, etrafındaki uzay-zamanı bükmeli ve deforme etmelidir. 2004 yılında NASA, Gravity Probe B GP-B’yi başlattı). Hassas olarak kalibre edilen uydu, içindeki jiroskop eksenlerinin zaman içinde çok az kaymasına neden oldu, bu da Einstein’ın teorisi ile uyum gösterdi.
Stanford Üniversitesi’nden Gravity Probe-B baş araştırmacısı Francis Everitt, yaptığı açıklamada,
“Dünyayı balın içine batmış gibi düşünün. Gezegen dönerken etrafındaki bal girdap olacak ve bu uzay ve zamanla aynı. GP-B, Einstein’ın evreninin astrofizik araştırmaları üzerinde geniş kapsamlı etkileri olan en derin tahminlerinden ikisini doğruladı.”
Yer çekimi kırmızıya kayma:
Bir nesnenin elektromanyetik radyasyonu, yer çekimi alanı içinde hafifçe gerilir. Acil bir araçtaki bir sirenden çıkan ses dalgalarını düşünün; araç bir gözlemciye doğru ilerledikçe, ses dalgaları sıkıştırılır, ancak uzaklaştıkça uzar veya kırmızıya kayırlar. Doppler Etkisi olarak bilinen aynı fenomen, tüm frekanslarda ışık dalgaları ile ortaya çıkar.
1959’da iki fizikçi Robert Pound ve Glen Rebka, radyoaktif demirin gama ışınlarını Harvard Üniversitesi’ndeki bir kulenin yan tarafına vurdu ve yer çekiminin neden olduğu çarpıklıklar nedeniyle onları doğal frekanslarından çok daha azını buldular.
Yer çekimi dalgaları:
İki kara deliğin çarpışması gibi şiddet olaylarının, yer çekimi dalgaları olarak bilinen uzay-zamanda dalgalanmalar oluşturabileceği düşünülmektedir. 2016 yılında Lazer İnterferometre Yer çekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO), bu göstergelerin kanıtlarını bulduğunu açıkladı.
2014 yılında bilim adamları, Antarktika’daki Kozmik Ekstragalaktik Polarizasyon (BICEP2) teleskopunu kullanarak Big Bang’den kalan yer çekimi dalgalarını tespit ettiklerini açıkladılar. Bu tür dalgaların kozmik mikrodalga arka planına gömülü olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, daha fazla araştırma, verilerin görüş alanında tozla kirlendiğini ortaya koydu.
Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck uzay misyonu kozmik dalgaları aramak için proje bilimcisi Jan Tauber, yaptığı açıklamada, “Çok önceki evrenin bu eşsiz kaydını aramak heyecan verici olduğu kadar zor.” ifadesinde bulundu.
LIGO, 14 Eylül 2015’te onaylanan ilk kütle çekim dalgasını tespit etti ve genel göreliliği test etti.
Louisiana ve Washington merkezli bir çift aygıt yakın zamanda geliştirildi ve çevrimiçi olmadan önce kalibre edilme sürecindeydi. İlk tespit o kadar büyüktü ki, LIGO sözcüsü Gabriela Gonzalez’e göre, ekibi bir hata değil, gerçek bir sinyal olduğuna ikna etmek için birkaç ay analiz yaptı.
Haziran 2016’daki 228 Amerikan Astronomi Derneği toplantısında yaptığı konuşmada, “İlk tespit konusunda çok şanslıydık.” dedi.
Aynı yıl, 26 Aralık’ta ikinci bir sinyal tespit edildi ve üçüncü bir adaydan bahsedildi. İlk iki sinyal neredeyse kesin olarak astrofiziksel olsa da (Gonzalez milyonda bir bölümden daha azının başka bir şey olduğunu belirtti) üçüncü adayın yer çekimi dalgası olma olasılığı sadece yüzde 85.
İki sağlam tespit birlikte içe doğru ve çarpışan kara delik çiftleri için kanıt sağlıyor. Zaman geçtikçe Gonzalez, LIGO ve Hindistan tarafından planlananlar gibi diğer gelecek aygıt tarafından daha fazla yer çekimi dalgasının tespit edileceğini öngörüyor.
Gonzalez, “Genel göreliliği test ettik ve genel görelilik testi geçti”
Hacer SEZGİN