Kütleçekim Dalgalarının (Gravitational Waves) Peşinde 100 Yıl

13.02.2016 15:51:57
A+ A-

11 Şubat 2016, bilim tarihi açısından çok önemli bir gün olarak hatırlanacak bundan böyle... "Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory- LIGO" nun her iki gözlem üssünde (Hanford ve Livingston) uzun yıllardır peşinde koşulan Kütleçekim Dalgaları (gravitational waves) tespit edildi.

Albert Einstein'ın ışık hızını sabit tutarak formüle ettiği Genel Görelilik teorisi evren ile ilgili düşüncelerimizi kökünden değiştiren bir yorum olmuştu. Einstein'ın bile neredeyse Genel Görelilik teorisinden çıkaracağı çok önemli bir kavram olan kütleçekim dalgaları ise teoriden yaklaşık 100 sene sonra gözlemlendi. Heyecanı çok canlı olan bu yeni gözlemin önemi nedir peki? İki çok önemli özelliği olduğunu düşünüyorum; ilki teorinin kanıtlanması, ikincisi ve daha önemlisi de önümüze açılan kapkaranlık bir evren...

Öncelikle; Einstein'ın kütleçekim teorisindeki önemli yapıtaşlarından biri olan ve matematiksel olarak kanıtlayamadığı için (sonradan başka bir bilim adamının uyarısıyla matematiksel çözümündeki hatasını düzeltmiştir) genel görelilik teorisinden çıkarmak istediği kütleçekim dalgalarının deneye dayalı gözlemsel kanıtı gerçekleşmiş oldu. Einstein'ın kendisi dahi, dönemindeki teknolojik imkanlardan yola çıkarak bu matematiksel kanıta dayalı teorik düşüncesinin fiziksel olarak kanıtlanamayabileceğini düşünüyordu...

Işığın Parça Parça Dalga Geçişi makalemde ayrıntıları ile anlattığım Einstein'ın içinde büyüdüğü fizik dünyası; aksi bir türlü deney ve gözlemle kanıtlanamadığı için ışığın hızının sabit olduğunun bilindiği, ancak bu sabitenin ethere dayalı teoriye uymadığı için bir türlü var sayılmak istenmediği, kabullenilemediği, ışığın dalga mı yoksa parçaçık mı olarak hareket ettiği üzerindeki tartışmaların yoğun olduğu, apaçık ben burdayım ve böyleyim diye çığlık atan ışığı kimsenin duymadığı ve görmek de istemediği bir bilimsel dünya idi.

Işık hızının sabit oluşunun ısrarla teorilere uymadığı için gözlemlerdeki verilere rağmen yanlış olduğu varsayıldığı bu dönemde göz önünde olanı gören Einstein oldu ve ışığı sabit tutarak enerjinin ve maddenin birbirine dönüşebileceğini yani E=mc2 altında ışığın hızını sabitleyerek tek değişmez yapıp merkeze alan yeni bir evren ve kütleçekim teorisi oluşturdu.

Artık kütleçekim dalgaları ile ilgili matematiksel kanıta dayanan teorik bilgimizin yanında deneyle elde ettiğimiz ampirik bilgimiz de var. Genel görelilik teorisinin öngörülerinin doğrulanması da Einstein'ın teorisinin gücünü ve zerafetini koruduğunu göstermektedir.

Ancak bu deney ve gözleme dayanan kanıt, sonuçları açısından çok daha önemli olan ve bilimsel bilgimizin ufukları ile ilgili yeni bir gelişmeye daha neden olmuştur;  bize, ışığın dışında kaldığı için gözlemleme ve ampirik bilgi edinme imkanımız bulunmayan evrenin uçsuz bucaksız kapkaranlık alanının kapılarını açmıştır.

Kara Delikler de genel görelilik teorisi içinde külteçekim dalgaları gibi öngörülür. İki kavram da birbiriyle yakından ilişkilidir. Ancak Einstein kara delikleri matematiksel olarak açıklayamamıştır. Kare delikleri açıklamak da Einstein'ın daha önce yaptığı gibi, ve artık onun da dahil olduğu devlerin omuzlarına çıkıp oradan bakabilen Stephen Hawking ve Roger Penrose'a kalmıştır. 

Bugüne kadar sadece görüneni, onun görünmesini sağlayan dalga ve parçacık olarak hareket eden fotonlar sayesinde görebiliyorduk. Uzay-zamanda çok uzaklara, yani geçmişe bakabilmemizin tek koşulu bir ışık kaynağıydı. Artık olmayan ölü yıldızları, galaksileri böylece görebildik. Bilim-kurgunun çok popüler bir konusu olmuş olan zamanda yolculuğu uzay-zamanın göreceliği ve ışık hızının sabitliği sayesinde fiziksel olarak yapamasak da görsel olarak yapıyor ve aklımızla yorumlayabiliyoruz. Yani aslında bir bakıma, zamanda yolculuğu Hubble gibi dev gözlerimizle sadece geçmişe olmak şartıyla yapabiliyoruz... Evrene baktığımızda aynı zamanda geçmişe de bakmış oluruz; geçmişi görebiliriz ama oraya gidemeyiz, çok uzakta gördüklerimiz zaten artık yok!...

Evet şimdi konunun can alıcı noktasına geldik, saniyede yaklaşık 300 bin kilometre hızla giden ışığın bile gravitasyon etkisinden kaçamadığı, kendisinden yansıyan hiçbirşey göremediğimiz muazzam yoğunluktaki kara delikleri bulma, görme ve hatta karanlık madde hakında bilgi sahibi olmaya başlama zamanının kapısı aralandı. Uzun ve büyük mücadelelerle dolu olacak yeni ve "reel" olarak bilinmeyen bir yola çıkıyoruz insanlık olarak... belki ilerde Hawking Işınımını (Hawking radiationda tespit edebileceğimiz cihazlarımız olacak. Böylece Termodinamiğin ikinci yasası olan Entropinin kara delikler için de geçerli olduğunu şimdiden biliyor olduğumuzu öngörsek de kanıtlayabileceğiz. Kara delikleri de oluşturan büyük kütleçekim değişikliklerinden bize gelen sinyalleri tespit edebiliyoruz artık. Nötron yıldızlarını da daha iyi anlayabileceğiz... ayrıca bu kanıt Big Bang teorisinde öngörülen evrenin başlangıcındaki Kozmik Enflasyonun (Inflation) açıklanması için de bir kanıt teşkil edecektir...    

Sonuç olarak; Genel Görelilikteki matematiksel kanıta dayalı bu kütle çekim teorisine fiziksel kanıt da getirilmiş bulunmaktadır. Tespit edilerek kanıtlanan; ışığın kaçamadığı yerler olan kara deliklerden bile uzay-zaman dokusunda yayılabilen kütleçekim dalgaları...

Uzay-zaman dokusu kavram olarak biraz karmaşık olabilir... çarpıcı bir örnek vermek gerekirse; Güneş nükleer yakıtını bitirip öldüğünde uzay zaman dokusu nedeniyle Dünya yaklaşık olarak 8 dakika süresince güneşin gravitasyonu yani kütleçekiminde kalmaya devam edecektir. Kütleçekim dalgaları uzay-zaman dokusunda ışık hızında hareket ettiği için ve ışığın da güneşten dünyaya gelişi 8 dakika sürdüğünden, uzay-zaman dokusundaki güneşin ölümüyle sonuçlanan küçük kütleçekim dalgaları 8 dakika sonra dünyayı yörüngesinden çıkaracaktır. Newton'un kütleçekim teorisinde ise Güneş yok olduğunda teori gereği kütleçekim bağlantısı saniyesinde kaybolacaktır. Yani mekanik bir kütleçekim evreninden değil, kütleler tarafında ve tarafından genişleyip daralan, bükülüp büzülen bir uzay-zaman dokusundan (The fabric of the cosmos) bahsediyoruz. 

İşte teoride öngörülen bu doku sayesinde kütleçekim dalgalarını gözlemleyebildik. Keşfin uzaydaki kaynağı da 1 milyar ışık yılından daha uzak mesafede olan iki kara deliğin çarpışıp birleşmesi sırasından ortaya çıkan kütleçekim dalgaları. Uzay-zamanın dokusuna etki eden bu kütleçekim dalgaları, evrende ışığın olmadığı yerlere doğru bilgimizin gelişmesine sağlam bir yol açmıştır ve artık bildiğimiz, öngördüğümüz bu kapıdan sağlam adımlarla yola çıkıyoruz... 

Yolumuz açık olsun!... 

 

 

 



YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.