Genel görelilik teorisinin bir parçası olarak Einstein, kütlenin yerçekimi dalgaları yayması gerektiğini öngördü. Dünyadan geçerken en güçlü yerçekimi dalgalarını tespit edebilmelidir. Ve 2015 yılında lansman için LISA adı verilen uzay tabanlı bir gözlemevi hala daha güçlü olmalı.
Bilim adamları aslında yerçekimi dalgalarını görmeye yakınlar. Fotoğraf kredisi: NASA
Yerçekimi tanıdık bir güçtür. Yükseklik korkusunun nedeni budur. Ayı Dünya'ya, Dünya'yı güneşe tutuyor. Biraların gözlüklerimizden dışarı çıkmasını önler.
Ama nasıl? Dünya aya gizli mesajlar mı gönderiyor?
Evet, bir çeşit.
Cornell fizik ve astronomi doçenti olan Eanna Flanagan, anavatanı İrlanda'daki University College Dublin'de bir öğrenci olduğu için hayatını yerçekimini anlamaya adamıştır. Şimdi, İrlanda'yı Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki ünlü rölativist Kip Thorne altında doktora okumak için terk ettikten yaklaşık yirmi yıl sonra, çalışması yerçekimi dalgalarının boyutunu ve şeklini tahmin etmeye odaklanıyor - Einstein'ın 1916 Genel Görelilik Teorisi tarafından tahmin edilmesi zor bir fenomen ancak bunlar doğrudan tespit edilmemiştir.
1974 yılında, Princeton Üniversitesi gökbilimcileri Russell Hulse ve Joseph H. Taylor Jr. dolaylı olarak yerçekimi dalgalarının birlikte dönen nötron yıldızları üzerindeki etkisini ölçtüler, bu da onlara 1993 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. Flanagan'ın ve meslektaşlarının son çalışmaları sayesinde, bilim adamları şimdi ilk yerçekimi dalgalarını doğrudan görme eşiğinde.
Boşlukta ses olamaz. Mesajını iletmek için hava veya su gibi bir ortam gerektirir. Benzer şekilde, yerçekimi hiçlik içinde var olamaz. Onun da mesajını ileteceği bir ortama ihtiyacı var. Einstein bu ortamın uzay ve zaman ya da “uzay-zaman kumaşı” olduğunu teorize etti.
Basınçtaki değişiklikler - davuldaki bir yumruk, titreşimli bir ses kablosu - ses dalgaları üretir, havada dalgalanmalar. Einstein’ın teorisine göre, kütle değişiklikleri - iki yıldızın çarpışması, bir kitap rafına toz inmesi - yerçekimi dalgaları, zaman içinde dalgalanmalar üretir.
Gündelik nesnelerin çoğunda kütle olduğu için, yerçekimi dalgaları her yerimizde olmalıdır. Öyleyse neden bulamıyoruz?
Flanagan, “En güçlü çekim dalgaları Dünya üzerinde atom çekirdeğinden 1000 kat daha küçük ölçülebilir rahatsızlıklara neden olacak” dedi. “Onları tespit etmek büyük bir teknik zorluk.”
Bu zorluğun yanıtı, 300'den fazla bilim insanının işbirliğini içeren muazzam bir deney olan Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi olan LIGO'dur.
LIGO, yaklaşık 2.000 mil arayla iki kurulumdan oluşuyor - biri Hanford, Wash. Ve diğeri Livingston, La. Her tesis 4 metrelik çapa sahip 2.5 mil uzunluğunda iki kol ile dev bir “L” şeklinde şekilleniyor. beton kaplı vakum boruları. Ultra kararlı lazer ışınları, her bir kolun ucundaki aynalar arasında sıçrayan borulardan geçer. Bilim adamları, geçen bir yerçekimi dalgasının bir kolu esnetmesini ve diğerini sıkmasını bekler, bu da iki lazerin biraz farklı mesafeler kat etmesine neden olur.
Fark daha sonra kolların kesiştiği lazerlere “müdahale ederek” ölçülebilir. Bir kavşağa dik olarak hız yapan iki araba ile karşılaştırılabilir. Aynı hız ve mesafeyi katlarlarsa, daima çarpacaklardır. Fakat mesafeler farklıysa, kaçırabilirler. Flanagan ve meslektaşları kaçırmayı umuyorlar.
Ayrıca, lazerlerin tam olarak ne kadar çarptığı veya kaçacağı yerçekimi dalgasının özellikleri ve kökeni hakkında bilgi sağlayacaktır. Flanagan'ın rolü, LIGO'daki meslektaşlarının ne arayacağını bilmesi için bu özellikleri tahmin etmektir.
Teknolojik sınırlar nedeniyle, LIGO yalnızca Samanyolu'ndaki süpernova patlamaları ve Samanyolu veya uzak galaksilerde nötron yıldızlarını hızla döndüren veya birlikte dönen yörüngeler de dahil olmak üzere güçlü kaynaklardan gelen belirli frekanslardaki yerçekimi dalgalarını algılayabilir.
Potansiyel kaynakları genişletmek için NASA ve Avrupa Uzay Ajansı zaten LIGO’nun halefi LISA, Lazer İnterferometre Uzay Anteni'ni planlıyor. LISA kavram olarak LIGO'ya benzer, ancak lazerler Dünya'yı güneşin etrafında yörüngede takip eden 3 milyon mil arayla üç uydu arasında sekecek. Sonuç olarak, LISA, kara delikli bir nötron yıldızının çarpışması veya iki kara delik çarpışması gibi üretilenler gibi LIGO'dan daha düşük frekanslarda dalgaları tespit edebilecektir. LISA'nın 2015 yılında piyasaya sürülmesi planlanıyor.
Flanagan ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki işbirlikçileri, son zamanlarda, süper kütleli bir kara delik, güneş boyutlu bir nötron yıldızını yutarken ortaya çıkan yerçekimi dalga imzasını deşifre ettiler. LISA'nın tanıması önemli olacak bir imzadır.
Flanagan, “LISA uçtuğunda yüzlerce şey görmeliyiz” dedi. “Uzay ve zamanın nasıl büküldüğünü ve uzayın karadelikten nasıl büküleceğini tahmin edebileceğiz. Elektromanyetik radyasyon görüyoruz ve bunun muhtemelen bir kara delik olduğunu düşünüyoruz - ama bu elimizde olduğu kadarıyla ilgili. Sonunda göreliliğin gerçekten işe yaradığını görmek çok heyecan verici olacak. ”
Ancak, “Bu işe yaramayabilir. Gökbilimciler, evrenin genişlemesinin hızlandığını gözlemliyorlar. Bir açıklama, genel göreliliğin değiştirilmesi gerektiğidir: Einstein çoğunlukla haklıydı, ancak bazı rejimlerde işler farklı çalışabilirdi. ”
Thomas Oberst, Cornell Haber Servisi'nde bilim yazarı stajyeridir.
Orijinal Kaynak: Cornell Üniversitesi
