Kütleçekim Dalgaları Nedir? LIGO Neyi, Nasıl Keşfetti?

Kütleçekim dalgaları, büyük kütlelerin ivmelenmesi sebebiyle uzay-zaman dokusunda meydana gelen bozulmalar ve bükülmelerdir. Kütleçekim dalgaları, tıpkı suya atılan bir taşın yarattığı dalgalar gibi, kaynaktan dışarı doğru dalgalar hâlinde yayılır. Ancak arada belirgin bir fark vardır: Kütleçekim dalgaları ışık hızında hareket eder; su dalgaları ise bunu yapamaz. Kütleçekim dalgaları, kütleçekimsel radyasyon yoluyla enerji taşır. Kütleçekimsel radyasyon, elektromanyetik radyasyon benzeri, kaynaktan dışa doğru yayılan bir radyasyon türüdür.

Einstein fiziği öncesi dönemde, yani ilk olarak Isaac Newton tarafından

geliştirilen klasik fizik çerçevesinde, kütleçekim dalgalarının varlığına dair herhangi bir ipucu bulunmamaktaydı; çünkü bu dönemde kütleçekiminin bir noktadan diğerine anlık olarak etki eden bir kuvvet olduğu düşünülmekteydi. Dolayısıyla kütleçekimine yönelik teorilerin tarihi asırlar öncesine gitmesine rağmen, kütleçekim dalgalarının varlığı ilk olarak 1905 yılında Henri Poincaré tarafından ileri sürülmüştür; sonrasındaysa 1916 yılında Albert Einstein'ın geliştirdiği Genel Görelilik Teorisi çerçevesinde öngörülmüştür.

Kütleçekim dalgalarının varlığına ilişkin ilk dolaylı kanıt, Hulse-Taylor ikili pulsarının yörüngesel bozunmasından gelmiştir: Yıldızın yörüngesel bozunması, enerjinin kütleçekimsel radyasyonla kaybolması nedeniyle Genel Görelilik Teorisi'nin öngördüğü bozunmayla birebir eşleşmiştir. 1993 yılında Russell A. Hulse ve Joseph Hooton Taylor Jr. bu keşiflerinden dolayı Nobel Fizik Ödülü'ne lâyık görülmüşlerdir. Kütleçekimi dalgalarının ilk doğrudan gözlemiyse, Livingston ve Hanford'da bulunan LIGO kütleçekim dalgası dedektörleri tarafından, iki kara deliğin birleşmesiyle üretilen bir sinyalin tespitiyle yapılmıştır. 2017 Nobel Fizik Ödülü, kütleçekim dalgalarının doğrudan tespitindeki rollerinden dolayı Rainer Weiss, Kip Thorne ve Barry Barish'e verilmiştir.

Kütleçekim dalga astronomisinde, kütleçekim dalgalarına yönelik gözlemler, bu dalgaların kaynaklarına dair bilgiler edinmekte kullanılabilir. Örneğin beyaz cüce, nötron yıldızı ve kara delikler gibi dev kütleli cisimlerden oluşan ikili sistemler, süpernovalar gibi şiddetli gök olayları ve Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra, yani Evren'in ilk ânları, kütleçekim dalgaları sayesinde araştırılabilir.

Kütleçekimi Nedir?

Kütleçekim dalgalarını anlayabilmek için, kütleçekiminin ne olduğunu anlamak gerekir. “Kütleçekim nedir?” sorusunu yanıtlayabilmek içinse, Einstein’ın 1915’te ortaya attığı “Genel Görelilik Teorisi”nden biraz bahsetmemiz gerekiyor.

Einstein, bu kuramında, uzay-zamanı bir kumaşa benzetir. Nasıl ki dört tarafından tutularak gerilmiş bir kumaşın ya da bir örtünün üzerine ağır bir cisim bırakırsanız kumaş ağırlıktan dolayı eğilir, işte kütle de uzay-zaman dokusunu benzer şekilde eğer. Buna “kütleçekimi” denir. Daha doğrusu, cisimlerin bu bükülmüş uzay-zaman dokusu içerisinden geçerken birbirlerine doğru hareket etme meyilliliğine "kütleçekim" denir. Bir diğer deyişle kütleçekim, Newton'un sandığı gibi iki cisim arasındaki hayali bir ip benzeri "kuvvetlerle" cisimlerin birbirini "çekmesinden" kaynaklı bir olgu değildir. Cisimlerin uzay-zaman dokusunu bükmesi olayıdır. 

Bu fenomenin ispatı 29 Mayıs 1919 tarihindeki güneş tutulmasında gerçekleşti. 410 saniye süren bu tutulmanın 400 saniyesi bulutlar sebebiyle gözlemlenemiyordu. Neyse ki Arthur Eddington (Cambridge Üniversitesi) geri kalan 10 saniyede bu ispatı elde etmesini sağlayan görüntüleri kayıt altına alabilmişti. Bu görüntüde güneşin gelme açısı 1.61 saniye açı ile değişmişti ve bu Einstein’ın Genel Görelilik tezini doğrulayan ilk kanıt oldu.

Diğer bir kanıt ise Einstein halkasıdır (Einstein Ring veya Einstein-Chwolson Ring). Bu fenomende ise (genel göreliliğe dayanarak) kütle-çekim ışığın sapmasına sebep olmaktadır. Örnek olarak, bir galaksinin ($G_1$) arkasında büyük bir galaksi ($G_2$) olsun. Bizim bakış açımıza göre bu galaksi ($G_2$) o galaksiyi ($G_1$) kaplar şekilde bir halka çizer. Bu hesaplama da aşağıda belirtilen formül ile yapılır. Bu şekilde çapı hesaplayabiliyoruz:

${\theta }_E=\sqrt{\frac{4GM}{c^2}\frac{d_{LS}}{d_L{d}_S}}$

Burada $G$, kütleçekim sabiti; $M$, merceğin kütlesi (yazıdaki galaksileri ele alırsak, $G_1$); $c$, ışık hızı; $d_L$, açısal çapın lenslere mesafesi; $d_S$, açısal çapın kaynağa mesafesi; $d_{LS}$ lensler ($G_1$) ve kaynak ($G_2$) arasındaki açısal çapın mesafesi olarak alınır.

Einstein, uzaydaki nesnelerin sabit olmayıp hareket halinde olduklarını biliyordu. Tıpkı hızlandıkça suda dalgalar yaratan bir gemi gibi, ivme kazanan kütlelerin de uzay-zaman dokusunda “dalgalanmalar” oluşturduğunu ve bu dalgalanmaların kaynaktan dış uzaya doğru enerji (radyasyon) taşıdığını ileri sürmüştü. Yalnız, Einstein’a göre, bu dalgaları saptamak neredeyse imkansızdı çünkü dalgalar kaynaktan ne kadar uzaklaşırsa etkisi o kadar küçülüyor, hatta atom altı seviyeye (kuantum seviyesine) kadar düşüyordu. Diğer taraftan, dalganın büyüklüğü, aynı zamanda, hareket eden cismin büyüklüğü ile de alakalı olduğundan, kütle ne kadar büyükse, yarattığı dalgalar da o denli büyük olmalıydı.

Computer - Internet Technology Design World --------------- Bilim ve Toplum - Bilim ve Teknik --Kütleçekim Dalgaları Nedir? LIGO Neyi, Nasıl Keşfetti? --------sosyal medya, ------facebook, Instagram, internet, Pinterest, sosyal medya, Twitter, vine------ internet,oyun,bilgisayar,bilişim,Programlama, Network,Msn,Yahoo,messenger,Gmail,Hotmail,Cep, İPhone,Android