Dev kütleçekim dalgaları heyecan yarattı: Evreni anlamaya bir adım daha yaklaştık

Evreni anlama yolunda bir adım daha sayılabilecek haber, pek çok yayın kuruluşuyla birlikte Scientific American’da da yayınlandı.

Bu kütleçekim dalgaları, daha önce Dünya’da tespit edilenlerden farklı. Her biri kabaca güneş sistemimiz büyüklüğünde olan bu devasa kütle çekim dalgaları aslında evrendeki sayısız kara delik birleşme olayından gelen dalgalardan oluşan bir arka plan gürültüsü.

Kütle çekim dalgası, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinde varlığı ortaya konmuş bir şey. Ama Einstein’ın kendisi bile bunları ölçmenin çok zor olacağını söylemişti. Teoriye göre evrendeki büyük kütleli şeyler, örneğin yıldızlar, kara delikler, galaksiler ‘uzay zaman’ı büküyor. Bu bükme kütle çekimi etkisine neden oluyor.

Bizim güneşimizin kütlesinin yarattığı bir bükülme var. Bu bükülme nedeniyle dünya dahil bütün gezegenler güneşin etrafında dönüyor, çünkü güneşin kütle çekiminin etkisinde. Bizim güneş sistemimiz de Samanyolu galaksisinin merkezindeki devasa kara deliğin yarattığı kütle çekiminin etkisinde, güneş sistemimiz Samanyolu’nun etrafında dönüyor.

Eğer evrende çok büyük kütleli iki cisim, mesela iki yıldız, iki kara delik, bir kara delik ve bir yıldız gibi, birbiriyle çarpışacak olursa bu kez ortaya hem çok daha büyük kütleli yeni bir cisim çıkıyor hem de bu sırada kütle çekim dalgaları oluşuyor.

Bu dalgalar uzayda ışık hızıyla yol alıyor ve nesnelerin içinden geçerken onların boylarının uzamasına veya kısalmasına neden oluyor.

Bilim uzun uğraşılar sonrası 2015 yılında bu dalgaları dünya üzerinde ölçmeyi başardı. Amerika’da kurulan LIGO adlı kütle çekim gözlemcisi devasa bir L harfine benziyor ve bu beton tünellerin içinde son derece hassas aynalar yardımıyla bir lazer ışığı sürekli gidip geliyor. Bu ışığın gidiş geliş süresindeki kısalma veya uzama o sırada bir kütle çekim dalgasının geldiğine işaret ediyor. LIGO daha devreye girer girmez iki kara deliğin birbiriyle çarpışıp birleşmesiyle ortaya çıkan bir kütle çekim dalgasını yakaladı ve Nobel ödülü aldı. LIGO’nun en büyük başarısı, bir kara delikle bir nötron yıldızının çarpışmasını saptamasıydı, bu saptama diğer teleskoplar tarafından da gözle gözlenebildi.

Ancak LIGO’nun ölçtüğü kütle çekim dalgaları çok büyük boyutlu ve güncel dalgalardı. Acaba aynı ölçümü uzayda yapmak, böylece ölçümü daha hassas hale getirip daha çok kütle çekim dalgası yakalamak mümkün olabilir miydi?

Bu soru etrafında geliştirilen projelerden üçü, Amerika’da NANOGrav adını taşıyor. Avrupa projesi ‘European Pulsar Timing Array’ adıyla ve Avustralya’nın projesi ise ‘Parkes Pulsar Timing Array’. Bu üç gruba Hindistanlı astronomlar da katıldı ve yeni bir teknikle kütle çekim dalgalarını aradı.

Bu devasa bilimsel işbirliği projesinde bilim insanları 2004’ten beri Samanyolundaki pulsarlardan (atarca) gelen ışığı izliyor. Pulsarlar hızla dönen ve kuvvetli manyetik alanlarına sahip nötron yıldızları. Ayrıca dönüşleri çok öngörülebilir ve hassas olduğundan kozmik saat görevi de görüyorlar. Bir kütleçekim dalgası geçtiğinde bir pulsarın ölçtüğü zamanda bir miktar sapma olabilir ve bu da bilim insanları tarafından tespit edilebilir.

Yani pulsarları kullanarak da kütle çekim dalgaları gözlemek mümkün olabilirdi. Dolayısıyla bilim insanları pulsarları gözleme başladı, yani pulsarlar ile dünya arasındaki mesafeyi sürekli ölçtü, bu ölçümlerde yaşanan değişimleri sürekli not etti.

Umut verici ancak daha çok veri lazım

Böylece ortaya 68 pulsardan oluşan ve galaksimiz büyüklüğünde bir kütleçekim dalgası dedektörü çıktı. Bu pulsarlardan gelen veri 15 yıldır toplanıyor. Bilim insanları henüz tam olarak ‘saptadık’ demiyorlar ama bugüne kadar biriken veri, evrenimizin sürekli bir kütle çekim dalgası altında yaşadığını, bu dalgaların  dalga boylarının bazen bir ışık yılı uzunluğunda bile olabildiğini gösteriyor.

Çoğu bilim insanı, süper kütleli kara delik çiftlerinin evrenin kütleçekimsel dalga arka planının ana kaynakları olduğuna inanıyor. Şimdi pulsarlardan gelen verilere bakınca evrenin ilk zamanlarından kalma dev kara delik çarpışmalarının dalgalarının yakalandığı düşünülüyor. Bu da arka planda sürekli bir kütle çekim dalgası uğultusu yaşadığımız anlamına geliyor.

Kozmik sicimler ya da evrenin erken dönemlerinden gelen kuantum dalgalanmaları gibi diğer olgular da bu arka plana katkıda bulunuyor olabilir. NANOGrav’ın rapor ettiği sinyal şaşırtıcı derecede güçlü. Sinyal tahmin edilenden iki kat daha güçlü olduğundan kara delik çiftleri beklenenden daha büyük veya daha fazla sayıda olabilir.

Bu çalışmanın sonuçları, evrenin büyük ölçekteki yapısını daha iyi anlayabilmemiz için birleşen süper kütleli kara deliklere daha çok odaklanmamızı teşvik edebilir. Süper kütleli kara delik birleşmesinden gelen sinyali daha fazla araştırmak için bilim insanlarının daha fazla pulsarı izlemeye devam etmeleri gerekecek.

Bilim insanları, kütle çekim dalgalarını bizim kulağımızın duyabileceği bir sese de çevirmiş, bu uğultuyu duymak isterseniz, New York Times’ın haberine bakabilirsiniz, orada ses kaydını da habere eklemişler. Meraklısı için bu dev bilimsel işbirliğinin bütün bilimsel verileri de yayınlandı, onlara buradan ulaşmak mümkün.

Okyanusu keşfetmek Ay’ı keşfetmekten zormuş