"Milyarlarca yıl uzaklıktaki kara delikler bize ne yapabilir ki?" diyorsanız, yanılıyorsunuz! Boyunuzu uzatıp, kısaltıyorlar.
Ne zaman yeni bir teleskopu gök yüzüne çevirsek, içinde yaşadığımız evren hakkında temel şeyler öğrendik.
Galileo’nun ilk teleskopu Jupiter’in etrafında dönen aylarını gözlemlememizi ve Dünya’nın evrenin merkezi olduğuna inanan düşüncenin bir anda yıkılıp gitmesine sebep oldu. Edwin Hubble 1917’de Wilson Dağı gözlem evini kullandığında galaksilerin varlığını ve içinde yaşadığımız Samanyolu Galaksisinin onlardan sadece birisi olduğunu ispatladı.
1960’larda üretilen Vela uyduları yeryüzündeki nükleer patlamaları ele veren gama ışınımlarını gözlemlemek amacıyla üretilmiş birer soğuk savaş araçlarıydı. Ama yer yüzünü gözlemlerken çok daha büyük bir keşif yaptılar ve uzaydan gelen gama ışınlarının da varlığını ortaya çıkardılar. Sonunda bu ışınımın evrenin tamamından gözlemlenen bir yıldız patlamasının kalıntıları olduğunu öğrendik.
Çarşamba günü, bilim insanları daha öncekilere hiç benzemeyen yeni “teleskopları” olan ve yerçekimi dalgalarını ölçen algılayıcılarından elde ettikleri verilere dayanarak çok önemli bir açıklama yaptılar. Ortaya çıkarttıkları şey kozmik bir yıkımdan başka bir şey değildi.
Gerçekten ama gerçekten uzun bir zaman önce çok çok uzak bir galakside, birbirleriyle sonu ölümle bitecek bir dansa kilitlenmiş iki kara delik sonunda birbirleriyle çarpışmışlardı. Bir kaç kısa milisaniye içerisinde, kendi güneşimizin üç katı büyüklüğünde bir enerjiye sahip yerçekimi dalgaları bu çarpışmanın sonucu olarak evreni salladı.
Yerçekimi dalgaları aşırı büyük kütlelerin hareketleri sonucunda uzay ve zaman dokusunun bozulması ile oluşur. Albert Einstein bu dalgaların varlığını 1916 yılında yaptığı bir çalışmada matematiksel olarak tahmin etmişti. Geçen hafta yapılan açıklamada kütleleri 31ve 25 güneş (kıyaslama için bizim güneşimiz kullanılıyor) büyüklüğünde olan iki kara deliğin çarpışarak kütlesi 53 güneş büyüklüğünde olan yeni bir kara delik oluşturdukları açıklandı.
Ölüm dansına girmiş iki kara delik. En sonunda ikisi de yok olacak ama birleşerek çok daha büyük bir kara deliğin doğmasını sağlayacaklar.
Saniyenin binde biri uzunluğundaki o kısacık anda meydana gelen çarpışmayla ortaya çıkan yerçekim enerjisi evrenin tamamındaki bütün galaksilerin ürettiği ışıktan daha fazla enerji ortaya çıkardı. Bu iki kara deliğin ölüm çığlıkları evreni aşan 1.8 milyar yıllık yolculuklarının sonunda dünyamızın içinden geçip giderek, yollarına devam ettiler.
Birleşen kara deliklerin sesini dinleyin. Kaynak:LIGO
14 Ağustos günü 3 farklı yerçekimi teleskopu bu dalgaların dünyamızdan geçişini tespit ettiler. Bu gözlemelerinden ikisi Amerika Birleşik Devletlerinde -Hanford, Washington ve Livingston, Louisiana- kurulu LIGO (Lazer Interferometre Yerçekimi Gözlemevi) iken üçüncü diğeri İtalya Pisa’da kurulu olan VIRGO algılayıcılarıdır.
Her üç algılayıcı da L şekline sahip ve L’nin her bir ayağı yaklaşık 3 kilometre uzunluğa sahip. Lazerler ve aşırı hassas aynalar kullanan bu algılayıcılar, inanılmayacak derecede küçük ölçümler yaparak, bir yerçekimi dalgası içimizden geçip giderken oluşan uzunluk farklılıklarını ölçme gücüne sahipler (bir protonun genişliğinin 10 binde birine kadar). Algılayıcılarda kullanılan lazerler 1 megavat gücündeler. Bir başka ifade ile binlerce evi aydınlatmaya yetecek kadar enerji harcıyorlar.
Algılayıcıların hassasiyetini daha iyi anlatabilmek için ölçeği değiştirelim. Burada Güneşimize en yakın yıldız olan Alfa Centauri ile olan 4.3 ışık yılı mesafede (yaklaşık olarak 41 trilyon kilometrede) bir saç kılı kalınlığında hata payından bahsediyoruz.
Yerçekimi dalgalarının ilk defa gözlemlenmesi Şubat 2016’ iki LIGO dedektörü tarafından gerçekleştirilmişti. İkinci ölçümü yapmaları ise fazla uzun sürmemiş ve Haziran 2016’da yeni bir olay daha gözlemlemeyi başarmışlardı. İtalya’da yer alan VIRGO bu iki olay sırasında henüz hizmete girmemişti ve gözlem yapamıyordu.
VIRGO için yapılan çalışmalar 2017 yılı içerisinde tamamlandı ve gözlemevi 1 Ağustos’ta girdikten sadece 14 gün sonra ilk gözlemini yapma şansını yakalamış oldu.
Bu grafikte bugüne kadar tespit edilen yerçekimi dalgalarının nereden geldiğine ilişkin tahminleri görüyorsunuz. En son tespit edilen GW170814’ün diğerlerine kıyasla ne kadar hassas bir şekilde konumlandırıldığını görebiliyorsunuz. Bu VIRGO’nun devreye girmesi ile mümkün oldu.
Üçüncü bir gözlemevinin devreye girmiş olması yerçekimi dalgalarını gözlemleme kapasitemize çok büyük bir katkı yaptı. Yeryüzündeki sarsıntıları ölçen sismograflarda olduğu gibi yerçekimi algılayıcıları da yön belirleme becerisine sahip deği ve tek başına olduklarında yerçekimi dalgalarının nereden geldiğini belirleme konusunda çok genel tahminler yapmanın ötesine geçemiyorlar. Ancak aralarında büyük mesafeler olan birden fazla algılayacı devreye girdiğinde, yerçekimi dalgalarının her birine varış süreleri arasındaki küçük farklıklar bilim insanlarının üçgen yöntemini kullanarak hangi yönden geldiklerini belirleme yönündeki imkanlarını çok büyük oranda artırmış oluyorlar.
Virgo’nun gözlemlerinin de daha önce devreye giren 2 LIGO gözlem evine eklenmesi ile yerçekimi dalgalarının nereden geldiğinin belirlenmesindeki hassasiyet on kattan fazla artmış bulunuyor. Önümüzdeki yıllarda Hindistan’da inşa edilmesi önerilen INDIGO devreye girerse, ekibe katılacak dördüncü gözlemevi ile bu hassasiyet daha da artmış olacak.
İyi de yerçekimi dalgalarını gözlemlemenin bize faydası nedir ve neden bu kadar ilgi çekici?
Bu soruya verilecek en basit cevap Einstein’in genel izafiyet teorisini ispatlama imkanı sunuyor oldukları yönünde olurdu. Bu cevap tam olarak tatmin edici gelmeyebilir. Genel izafiyet teorisi hakkında pek çok diğer deney zaten var. Hatta eğer genel izafiyet doğru olmasaydı şu anda elinizde tuttuğunuz akıllı telefonun içindeki küresel konumlandırma sistemi (GPS) hiç çalışmazdı.
Bu sorunun asıl cevabı gökbilim (astronomi) de yatıyor. Kara delikler gerçekten de adlarına yakışır bir şekilde simsiyahlar. Ölmüş yıldızlardan geriye kalan birer ceset olduklarını da söyleyebilirsiniz. O kadar yoğun bir kütleye sahipler ki ışık bile çekim güçlerinden kaçmayı başaramıyor. İşte bu sebeple kelimenin tam anlamıyla görülmeleri imkansız. LIGO ve VIRGO devreye girmeden önce kara deliklerin varlığını ancak yakınındaki gök isimleri üzerinde oluşturdukları çekim etkisini hesaplayarak ve karadeliği düşmekte olan sıcak gazların yaydıkları X ışınlarını gözlemleyerek anlamaya çalışıyorduk.
Bu sebeple etrafında gök cismi bulunmayan yalnız kara delikler bize görünmüyorlar. Evrenle ancak yerçekimi vasıtası ile etkileşim kuruyorlar ve hareket ederken sadece yerçekimsel radyasyon üretiyorlar. Bu sebeple onları ancak LIGO ve VIRGO gibi araçlarla gözlemleyebiliyoruz. Aslına bakarsanız yerçekimi gözlemevleri aynı zamanda birer kara delik teleskopu işlevi görüyorlar.
Her bir kolu yaklaşık 3 kilometre uzunluğundaki LIGO Hanford Gözlemevi, Washington Eyeli, Kaynak:LIGO
LIGO deneyleri daha henüz bir kaç gözlem yapmış olmalarına rağmen şimdiden bilim insanlarını heyecanlandırmış durumda. 2016’dan önce gök bilimciler iki tür kara delik olduğunu düşünüyorlardı. Yıldız ölçeğinde kara delikler ki büyüklükleri güneşimizin kütlesinin 10 katını geçmeyen ve galaksilerin merkezinde yer alan ve yüzlerce, binlerce ve hatta milyarlaca güneş büyüklüğünde kütleye sahip canavar kara delikler.
30 güneş veya bu büyüklüğe yakın kara deliklerin var olduğuna ilişkin bilim insanlarının hiç bir fikri yoktu ve bilim insanları böyle bir şey bulmayı beklemiyorlardı. Ama hem LIGO’nun hem de VIRGO’nun gözlemledikleri bu sınıftaki kara delikler oldu.
Tarih bize gerçekten bir şey öğretiyorsa, şurası kesin ki hiç beklenmeyenin ortaya çıkmasını beklemek gerekiyor. Yerçekimi dalgalarının gözlemlenmesi başka hiç bir şekilde öğrenmemiz mümkün olmayan yeni şeyler öğrenmemizi sağlayacak. Evrene ilişkin yepyeni neler ortaya çıkarabileceğimiz şimdilik meçhul olsa da öğreneceklerimizin ağzımızı açık bırakacağından eminiz.
Yazar : Dr. Don Lincoln
Tercüme : Melih R. Çalıkoğlu
Kaynak : CNN
Yayın Tarihi : 2 Ekim 2017
