YERÇEKİMSEL (KÜTLEÇEKİMSEL) DALGALAR
Yerçekimsel dalgalar, yerçekimi kuvvetlerinin bir sonucu olarak, uzay zamanının kendisi boyunca titreşen dalgalardır.
Yerçekimsel (Kütleçekimsel) Dalgalarının Kaynağı
1916'da Albert Einstein, ilk önce genel görelilik kuramının bir sonucu olarak yerçekimi dalgaları fikrini önerdi. Yerçekimsel dalgalara izin veren genel görelilik (alan denklemleri denir) için formülleriyle ilgili bir dizi çözüm oluşturabilirdi, fakat problem bu dalgaların -aslında var olduysalar - inanılmaz derecede zayıf olurlar ki, neredeyse imkânsız olurlardı. Yerçekimsel Dalgaları Bulma
1993 Nobel Fizik Ödülü Russel A. Hulse ve Joseph H. Taylor Jr. "kütleçekim çalışmaları için olanaklar yaratan bir buluş olan yeni bir tip pulsarı keşfi için" çalışmasıyla ödüle layık görüldü. Aslında, Nobel Fizik Ödüllü bu çalışma 1974 te Einstein’ın yerçekimsel dalgaları kullanarak yaptığı tahminlere dayanıyordu.
Yerçekimsel dalgalar varsa, onları çeken nesneler yerçekimi enerjisini kaybeder. Bu zayıf, ancak enerji kaybı dolaylı olarak saptanabilir. İkili nötron yıldızlarının yörüngelerini inceleyerek, bu yörüngelerdeki yerçekimi dalgalarının varlığına dayanan kademeli bozulmayı tespit edebildiler.
11 Şubat 2016'da LIGO (Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalga Gözlemevi) programı ile çalışan fizikçiler kara deliklerin ikili bir sistemle çarpışan yerçekimsel dalgaları bulunduğunu açıkladılar.
Yerçekimsel dalgalar, bir lazer interferometresi kullanılarak klasik Michelson-Morley deneyinde kullanılana biraz benzer bir şekilde tespit edildi, aydınlık eter (aydınlık eter, 1800'lü yılların fizikçilerinin var olması gerektiği teorik bir maddedir, böylece Young'ın çift yarık deneyi tarafından ortaya konan girişim kalıpları gibi ışığın dalga benzeri davranışını açıklayabilirlerdi. Parlayan eter genellikle "eter" olarak adlandırılır. Bu, yalnızca mevcut değil aynı zamanda özenle ele alınması gereken kimyasal eter ile karıştırılmamalıdır. Buna bazen parlak efekt de denir.) aramak yerine LIGO'daki modern fizikçiler yerçekimsel dalgaları aradılar. LIGO da 4 kilometrelik bir vakum odasının farklı kolları boyunca ilerleyen lazerler bir araya gelir. Lazer ışığını etkileyen herhangi bir yerçekimsel dalga yoksa, ışık demetleri, detektörlere ulaştıklarında birbirleriyle aynı fazda olur ve hiçbir girişim deseni olmayacaktır. Bununla birlikte, yerçekimsel dalgalar mevcutsa ve lazer ışınları üzerinde bir etkisi varsa (hatta bir proton genişliğinin 1 / 10,000'inde bir etki!) gelişmiş LIGO interferometresi onu algılayabilir. Ve gerçekten, 2015 yılındaki veri toplama çalışmalarına başladıktan sonra şaşırtıcı bir hızla yerçekimsel dalgaların varlığını tespit etti.
Yerçekimsel Dalgaları İçin Sonraki Adım Nelerdir?
Einstein'ın görelilik teorisinin doğru olduğunun bir diğer kanıtı olan yerçekimsel dalgaların saptanması üzerindeki heyecanın başlıca nedeni, evreni keşfetmek için bir başka yol da sağlamasıdır.
Gökbilimciler, bugünkü evrenin tarihi hakkında yaptıkları araştırmalarla birçok şeyi biliyorlar, çünkü mevcut her araç ile alanı keşfediyorlar fakat bu, kozmik ışınları ve elektromanyetik spektrumu aramakla sınırlı kalmıştır. Tıpkı radyo ve diğer gelişmiş teleskopların gelişimi astronomların elektromanyetik spektrumun görsel aralığının dışındaki evrene bakmasına izin vermişlerdi, bu ilerleme potansiyel olarak, evrenin tarihini tamamen yeni bir ölçekte keşfedecek yeni tip teleskoplara izin vermiştir.
Gelişmiş LIGO gözlemevi, zemin tabanlı bir lazer interferometresidir, yani uzayda bulunan yerçekimsel dalga gözlemevi yapılmalıdır. Uzay tabanlı bir gözlemevi teorik olarak LIGO da tespit edilenden farklı frekansta yerçekimsel dalgaları tespit edebilir.
Aslında, LIGO keşfini açıkladığı halde, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), LISA Pathfinder görevini, uzay tabanlı yerçekimsel dalgalarını algılama olanağını test etmeye zaten başlamıştı.
Evrenin En Eski yerçekimsel (Kütle çekimsel) Dalgaları
1980'lerde Big Bang teorisine ilişkin kanıt oldukça genişti, ancak teorinin sorulara yeterli cevaplar vermediği yönünde söylemler vardı. Bunun üzerine, bir grup parçacık fizikçisi ve kozmolog genişleme teorisini geliştirmek için birlikte çalıştı. Guth ve arkadaşları, kuantum fiziği ve parçacık fiziğinden prensipler kullanarak, çok yoğun evrenin çok sayıda kuantum dalgalanmalarına sebep olacağı fikrini önermişlerdi.
Evrenin oluşumunun erken evrelerinde hızlı bir genişleme (kuantum fiziğinin kuralları altında uzay zamanının kendisinin dış baskısı nedeniyle açıklanabileceği bir genişleme) olduğu fikrini önererek, bu kuantum dalgalanmaları muazzam bir şekilde genişleyecekti (eğer sadece bilim insanları bunun doğru olduğunu kanıtlayabilirlerse!) ve bunun sonucunda Kozmolojide ki birçok soru açıklanabilecekti.
Bu teori, deney ve gözlem ile teyit edilebilecek benzersiz ve kesin tahminler yaparak kanıtlanmıştır. Aslında, genişleme teorisinin temel tahminlerinden biri, sicim teorisyeni Michio Kaku'nun 2005 yılında yayınlanan kitabında ortaya koyduğu gibi, evreninin başlangıcında yerçekimsel dalgaların ortaya çıkmış olmasıydı.
Evrenin erken anlarında bu yerçekimsel dalgaların neden olduğu uzaysal dalgalanmalar CMB (Kozmik mikrodalga arka plan) ışınımında kutuplaşmaya sebep olur ve aslında genişleme teorisi bu kutuplaşmanın büyüklüğü hakkında kesin tahminler yapabilir.
17 Mart 2014'te, BICEP2 işbirliğiyle çalışan fizikçiler Güney Kutbu'ndaki teleskoplardan CMB (kozmik mikrodalga radyasyonu arka planı) radyasyonunu izleyerek CGB (Kozmik yerçekimsel dalga arka planı) kutuplaşmasını genişleme teorisi ile tam olarak aynı seviyede keşfettiklerini açıkladılar. Daha sonra başka detektörlerin BICEP2 tarafından bulunduğu düşünülen kanıtların tespit edememesi ile bu raporun yanlış olduğu kanıtlandı. Bu hatanın, BICEP2'nin görüş alanındaki uzay tozundan kaynaklandığı ortaya çıktı; bu görüş alanı, ekibin özgün analizi tarafından tam olarak açıklanamamıştı.
Yerçekimi Dalgaları Ve Yerçekimsel Dalgalar
Neden yerçekimi dalgası değil de yerçekimsel dalgalar, çünkü terminolojik olarak yerçekimi dalgaları ve yerçekimsel dalgalar birbirinden farklıdır. Makalede bahsedilen dalgalar yerçekimsel dalgalar olarak daha uygun şekilde tanımlanır. Yerçekimi dalgaları, yerçekiminin neden olduğu, madde ya da sıvıdaki daha geleneksel dalgalar için kullanılan bir terimdir. Yerçekimi kuvveti tarafından yönlendirildikleri için, gelgit ve tsunami bu geleneksel yerçekimi dalgalarına örnektir. Bu ayrım daha ayrıntılı olarak görmek için tıklayınız.
Hazırlayan: Celal DEMİRTAŞ