Kütleçekim Dalgalarının Keşfi ve Sonuçları

Aslında kütleçekim dalgalarının keşfi geçen aydı. Kuark Bilim Topluluğu’nun sitesinde bununla ilgili haber görünce yazma gereği duymamıştım. Ama dün kütleçekim dalgası diye gugle amcada aratınca onun dışında doğru düzgün kimsenin açıklamadığını görünce yazmam gerektiğini düşündüm.

Kütleçekim Dalgaları Nedir?

Uzayın eğilmesi-bükülmesi

Öncelikle nedir bu kütleçekim dalgası? Einstein özel görelilik teorisini öne sürünce onun Newton’un kütleçekim teorisi ile çeliştiğini farketti. Bunun detayına girmeyeceğim ve Einstein kendi kütleçekim teorisini oluşturmak için çalışmalara başladı ve en sonunda genel görelilik teorisini oluşturdu. Bu teoride bilindiği üzere uzay kütlenin etkisi ile eğilen büzülen bir şey oldu. Soldaki resimde görebilirsiniz.

Kütleçekim dalgalarında ise uzayı ben suya benzetirim. Fakat bunu 2 boyutlu ve esneyen suya benzetirim. Şöyle bir şey düşünün. Güneş büyük kütlesi ile bizden 150 milyon km uzaklıkta duruyor. Onun kütlesi uzayı eğiyor ama bu eğiklik standart bir hale geliyor. Daha sonra kendinizi bir roketle (çok ağır bir roket) onun kütleçekim alanına girdiğinizde olacak şey sizin roketinizinde uzayı bükeceğinden uzaydaki değişiklik kütleçekim dalgası olacaktır. Şimdi bunu şuna benzetin. Suya atılan taş nasıl bir dalga oluşturursa bunda da böyledir. Ya da güneşin sabit olmadığını (aslında sabit değil de neyse) ve hareket ettiğini hayal edin. Bu durumda uzay devamlı olarak değişecek ve dalga oluşturacaktır. Ama bu dalga nasıl bir şey? Aslında bunu da suda ki dalgaya benzetebiliriz. Suda ki dalgada nasıl (not: resim aradım su dalgası diye saç modeli çıktı iyi mi? Anlamanız açısından dalgalanma aşağıda) normal su seviyesinde gene resimde göreceğimiz üzere üst tepe noktası ve alt çukur noktası vardır. Bunların hareketinde suda normalde hidrojen molekülleri yer değiştirir ama uzayın dalgalanmasında ise uzay gerilir ve büzüşür aslında. Benzetme yaparsak, eğer bu kütleçekim dalgaları size gelirse sizin boyunuz uzayın gerilip büzülmesinden dolayı (aşırı derecede abartıyorum burada) sizin boyunuz bir 2 metre oluyor daha sonra 1 metre oluyor sonra tekrar 2 metre oluyor ve böyle devam ediyor.

Dalgalanma

Fakat bu kütleçekimsel dalga öyle her hareket eden şeyde olmuyor. Aşırı hızlı ve kütleli objelerde oluşturuyor. Örnek verirsek ikili nötron yıldızının dönerek birbirine yaklaşması. Bu yaklaşımda her defasında daha hızlı dönerler ve kütleçekim dalgaları oluştururlar. Ya da süpernova patlamaları. Bir başkası da ve yazım için önemli bir şey olan şişme teorisi. Evrenin big bangden sonraki 10 üzeri -32 (üstü yapamadım bir türlü :( ) zaman sonrası, saniyenin trilyonlarca trilyonlarca trilyonlarca küçük birimi, evren ışık hızından çok çok fazla hızlı bir şekilde genişlemiştir. Böylesine hızda bir genişleme genel göreliliğe göre kütleçekim dalgaları oluşturacaktır.

Şimdi kendi kendinize sorabilirsiniz. Ne olduğunu öğrenmişiz, ne durumlarda oluştuğunu da biliyoruz ama neden şimdi ispatlandı? Her ne kadar bunları bilsek de hepsi matematiksel denklemlerin bize sunduğu bilgilerdir. Ve bu dalgalar öyle bizim gözlemleyebileceğimiz büyüklükte değildir. Bu dalgaların büyüklüklerinin planck uzunluğuna yakın olduğu tahmin ediliyorki bu uzunluk atomun milyarlarca trilyonlarca ve aklıma gelmeyen sayıda trilyonlarca kat küçük mesafesi demektir (zaten stringler de bu yüzden keşfedilemiyor :( ). Teknolojimiz böyle küçük değerleri tespit etmede yetersiz ve uzun süre de yetersiz olacak.

Kütleçekimsel dalgalanmaya aynı zamanda Ripple efekti de denir. Burada 3 boyutlu bir uzayın nasıl dalgalandığı resmediliyor.

Kütleçekim Dalgalarının Keşfi

Şimdi de belki şu soruyu soruyor olabilirsiniz. Madem bu kadar küçük değerlerde nasıl ispat edildi? Değerleri küçük olsa bile belli izler bırakabilir tıpkı deniz dalgalarının deniz kumunda bıraktığı izler gibi (bu daha çok derinliğin az olduğu yerlerde fark edilir). Burada ise iz bırakılan şey ne diyebilirsiniz. Evrenin her yerini doldurak mikrodalga kozmik fon ışımanın ta kendisi.

Eğer şişme teorisi doğru ise kütleçekim dalgalarının oluşturması gerektiğini belirtmiştik. Bu kütleçekimsel dalgalar mikrodalga kozmik fon ışımasında bir iz bırakmış olabileceğini düşünen bilim insanları bu ışımayı en ince detayına kadar inceleyecek bir teleskopla 9 yıllık bir çalışma başlattılar. Ve bu 9 yıllık emeğin sonucu nihayet ortaya çıktı. Mikrodalga kozmik fon ışımasını hepimiz biliriz. Big bang’den sonra ilk 300bin yılında elektronlar ve protonlar çok hareketliydi ve evrenin aşırı sıcağından dolayı nötronlarla bir araya gelip yüksüz atomları oluşturmuyorlardı. 300bin yıl sonra sıcaklık uygun düzeye inince yüksüz atomlar oluşabildi. Ve o anda daha önceki o karmaşada hareket edemeyen ışık (fotonlar) evrenin her yerine saçılmaya başladı. İşte bu mikrodalga kozmik fon ışıması. Işımayı inceleyen bilim insanları şuna dikkat ettiler. Evrenin bu hızlı genişlemesinden sonra oluşan kütleçekim dalgaları evrenin ilk anlarındaki o sıcak radyasyonda belli izler bırakacaktı. Yani radyasyonda belli bükülmeler dönmeler oluşacaktı. Böyle bir detaylı tespit çok zor olsa da yapıldı. Örneğini aşağıda görebilirsiniz.

Kütleçekim Dalgalarının Bıraktığı İz

Keşfin Sonuçları

Bu keşif ile öncelikle genel göreliliğin en zor denklemi ispat edilmiş oldu. Bunun dışında ise şişme teorisi artık büyük bir kesinlikle ispatlanmış oldu. Fakat çürütülmez değil elbette. Kütleçekim dalgalarını başka açıklayabilen ve şişme teorisinin diğer açıklayabildiği şeyleri de açıklayabilen bir teori ortaya sürülebilir elbet ama ben pek olası bakmıyorum.

Diğer yandan ise yinelenen evren teorisi çöktü. Açıkcası bu teori oldukça güzel gözüküyordu ama bilimde teorinin güzelliğinin bir önemi yok işte. Bu teori şişme teorisi ile üretilen evrenin her daim çöküp yeniden big bang olarak genişlediği teorisine karşı oluşturulmuştu. M teorisinden güç alarak uzayın 3 boyutlu bir zar olduğunu ve iki tane 3 boyutlu zarın trilyonlarca yılda bir çarpışarak big bangi ve aşırı hızlı şişmeyi oluşturduğunu iddia eder. Ama bu teoride kütleçekim dalgaları oluşmamaktadır. Bu yüzden de kütleçekim dalgalarının ispatı bu teoriyi çökertti. Tabi bu teoriyi oluşturan bilim insanları buna göre teoriyi geliştirirlerse durum değişebilir.

Aynı zamanda Standford Üniversitesinden Andrei Linde bu keşfin çoklu evrenler için bir kapı açtığına dair bildirisi oldu.

Kaynaklar:
Nature – Telescope captures view of gravitational waves
Space – Cosmic Inflation & Gravitational Waves: Complete Coverage of Major Discovery
Universe Today – Rumors Flying Nearly as Fast as Their Subject: Have Gravitational Waves Been Detected?
Dailygalaxy – Epic Gravitational-Wave Discovery Points to Existence of Multiple Universes