Yaklaşık 100 yıldır, bilim adamları Albert Einsteins'in Genel Görelilik teorisinde öngörülen uzay-zaman dokusunda yerçekimi dalgalarının zayıf dalgalanmaların varlığına dair doğrudan kanıt arıyorlar. Bugün, yerçekimi dalgaları avı, yüzlerce bilim insanını kapsayan dünya çapında bir çaba haline geldi. Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'da bir dizi büyük, yere dayalı tesis geliştirildi, ancak en kapsamlı arama kısa sürede uzayda gerçekleşecek.
5 Nisan Salı günü Birmingham'daki RAS Ulusal Astronomi Toplantısında konuşan Profesör Mike Cruise, LISA (Lazer İnterferometrik Uzay Anteni) adlı ortak bir ESA-NASA projesini açıklayacak. 2012'de piyasaya sürülmesi planlanan LISA, Güneş'in etrafında uçan üç uzay aracından oluşacak ve bu da onu yörüngeye yerleştirilen en büyük bilimsel araç haline getirecek.
Profesör Cruise, LISA'nın heyecan verici, düşük frekanslı yerçekimi dalgaları arayışında en iyi başarı şansını sağlaması bekleniyor. Bununla birlikte, misyon şimdiye kadar üstlenilen en karmaşık, teknolojik zorluklardan biridir. Einsteins teorisine göre, yerçekimi dalgalarına Evren'deki büyük kütlelerin (örn. Nötron yıldızları veya kara delikler) hareketi neden olur. Uzak nesneler arasındaki yerçekimi etkisi, kütleler hareket ettikçe, aynı şekilde hareket eden elektrik yüklerinin, radyo setlerinin ve TV'lerin algılayabileceği elektromanyetik dalgaları yarattığı şekilde değişir.
Elektron gibi çok hafif bir atom parçacığı durumunda, hareket çok hızlı olabilir, bu nedenle ışık ve röntgen dediğimiz efektler de dahil olmak üzere çok çeşitli frekanslarda dalgalar üretir. Yerçekimi dalgaları üreten nesneler elektronlardan çok daha büyük ve daha büyük olduğu için, bilim adamları bir saniyenin birkaç saatinden birkaç saate kadar değişen sürelerle çok daha düşük frekans dalgalarını tespit etmeyi bekler.
Dalgalar çok zayıf. Kendilerini, hareket etmelerine izin verecek şekilde asılmış test kütleleri arasındaki mesafenin dönüşümlü olarak gerilmesi ve büzülmesi olarak gösterirler. Eğer bu tür iki test kütlesi bir metre arayla olsaydı, şu anda aranan gücün yerçekimi dalgaları, bir metrenin sadece 10 ila 22'sini ya da metrenin milyonda birinin milyonda birinin binde birini değiştirirdi.
Ayrılıktaki bu değişiklik o kadar küçük ki, test kütlelerinin yerel nesnelerin kütleçekimsel etkisinden ve Dünya'nın kendisinin sismik gürültüsünden veya titremesinden rahatsız olmasını önlemek, dedektörlerin hassasiyetini sınırlayan gerçek bir sorundur. Test kütleleri arasındaki mesafedeki her metre uzunluğu, aranan küçük değişikliklere ayrı ayrı yükseldiğinden, kütleler arasındaki mesafenin arttırılması, tespit edilebilen daha büyük bir değişikliğe yol açar. Sonuç olarak, yerçekimi dalga dedektörleri mümkün olduğunca büyük yapılır.
Mevcut yer tabanlı dedektörler birkaç kilometrelik mesafeleri kapsar ve yıldız patlamalarından kalan nötron yıldızları veya yerel galaktik mahallemizdeki nesneler arasındaki çarpışmalar gibi milisaniye hızlı dönen nesnelerin milisaniye dönemlerini ölçebilmelidir. Bununla birlikte, tam galaksilerin birleşmesi sırasında meydana gelen büyük kara delikler arasındaki çarpışmaları aramak için dedektörlerin inşasına güçlü bir ilgi vardır. Bu şiddetli olaylar, Dünya'nın rastgele sismik gürültüsünün üzerinde gözlemlenemeyecek kadar düşük, çok düşük frekanslı sinyaller üretecektir.
Cevap, bu tür rahatsızlıklardan uzak uzaya gitmek. LISA durumunda, üç uzay aracı oluşumda, 5 milyon kilometre arayla uçacak. Aralarında dolaşan lazer ışınları, yerçekimi dalgalarının neden olduğu ayrılma değişikliklerini yaklaşık 10 pikometre (metrenin milyonda birinin binde biri) hassasiyetiyle ölçecektir. Her uzay aracındaki test kütlelerinin, uzaydaki yüklü parçacıkların neden olduğu çeşitli rahatsızlıklardan korunması gerekeceğinden, uzay aracındaki bir vakum odasına yerleştirilmelidirler. Gereken hassasiyet, daha önce uzayda elde edilenden 1.000 kat daha talepkardır ve bu nedenle ESA, 2008'de piyasaya sürülmesi nedeniyle LISA Pathfinder adlı bir görevde lazer ölçüm sisteminin test uçuşunu hazırlamaktadır.
Birmingham Üniversitesi, Glasgow Üniversitesi ve Londra Imperial College'dan bilim adamları şu anda ESA ve Almanya, İtalya, Hollanda, Fransa, İspanya ve İsviçre'deki meslektaşları ile işbirliği içinde LISA Pathfinder için enstrüman hazırlıyorlar. LISA yörüngede çalışırken, Evrimi yerçekimi dalgalarının sunduğu yeni pencereden gözlemlemeyi umuyoruz. Nötron yıldızlarına ve büyük karadeliklere ek olarak, Evrenimizi mevcut evriminde başlatan olaydan sonra bir saniyenin küçük kesirleri yayılan yerçekimi dalgalarından Big Bang'in yankılarını tespit edebiliriz.
Orijinal Kaynak: RAS Haber Bülteni
