Albert Einstein varlıklarını 100 yıl önce öngördüğünden beri fizikçiler yerçekimsel dalgalar olarak adlandırılan uzay-zaman dokusundaki dalgaların peşindeydi. Bu arayış artık sona erdi. Yerçekimsel dalgalar varlar ve onları bulduk.
Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (Lazerli Girişimölçer Yerçekim Dalgası Gözlemevi) LIGO, gece gündüz yerçekimsel dalgaların gerçek olduğunun ilk doğrudan tespitini kesinleştirmek için haftalardır köşesine çekildi. Öncelerde yanlış sinyaller tespit edildi, hatta bu dedikodular bir aydır dolaşıyor ama LIGO ekibi resmi açıklama yapmadan önce kesin emin olmak istedi.
Ve açıklama geldi. Yerçekimsel dalgalar, 14 Eylül 2015'te saat 05:51'de (Doğu ABD ve Kanada Standart Zamanına göre), Louisiana ve Washington'daki her iki LIGO dedektörü tarafından tespit edildi. Peki bu yerçekimi dalgalarının kaynağı ne? 1,3 milyar yıl önce gerçekleşen bir süper kütleli kara delik (super massive black hole) çarpışması. Bu gerçekleştiğinde, güneşin üç katı büyüklüğündeki bir kütle bir anda enerjiye dönüştü.
Yapılan keşif, önde gelen fizik dergilerinden Physical Review Letters'ta yayınlanmaya hak kazandı.
Yerçekimsel dalgalar; patlayan yıldızlardan süper kütleli kara delik birleşmelerine kadar en büyük enerjili evrensel olaylar sonucu oluşan dalgalanmalardır. Yerçekimsel dalgalar, uzay ve zamanda yayılırken, maddeyi oluşturan atomlarda küçücük titreşmelere yol açıyorlar. Einstein, 1916'daki Genel Görecelilik Teorisinde bu dalgaları öngörmüş de olsa ve varlıkları dolaylı olarak 1980 yılında gösterilmiş de olsa, saptanması zor olan uzay zaman dalgalanmaları arayışı 2002'de ortaya çıkan LIGO dedektörüne kadar ciddiye binmemişti.
Ama 8 yıl süren birinci nesil LIGO deneyi yeteri kadar hassas değildi. Bu da anlaşılabilir bir şey. Çünkü yerçekimsel dalgalar çok küçük. Uzak bir galaksideki iki kara deliğin çarpışması sonucu dünyamızdan geçen atomik titreşim, bir atomun çapının milyarda biri ölçeğinde. LIGO bu titreşimleri, birbirine binlerce kilometre uzaklıkta konumlanmış iki objenin arasındaki küçücük değişimleri ölçmek için çok güçlü lazer kullanarak, temsili olarak saptıyor. Bu süreci, ses çıkaran bir yük treninden yeryüzündeki bir sarsıntıya dek her şey, milyonlarca şey bozabilir ve mutlak sıfırın üzerinde sıcaklığa sahip tüm objelerin devamlı titreştiği gerçeği söz konusu.
2010-2015 yılları arasındaki bir dizi güncelleme sonrasında LIGO geçtiğimiz sonbaharda, deneyi yeryüzünden gelen titreşimlerden izole eden daha güçlü lazelerle ve geliştirilmiş sistemlerle geri döndü. İlk yerçekimsel dalgaların tespit edilme başarı şansı hiç bu kadar yüksek olmamıştı. Bazı bilim insanları dalgaların ilk tespitinin 2016 yılında gerçekleşebileceğini tahmin etmiş bile olsa, çok azı bunun bu kadar hızlı gerçekleşeceğini bilebilirdi.
Gerçek şu ki, LIGO yerçekimsel dalgaları hemen gördü. Ekip ardından sinyalin gerçek olduğunu teyit etmek için tüm sonbaharı, olası aygıtsal ve çevresel bozucuları etraflıca araştırmakla geçirdi.
Einstein'ın Görelelik Teorisine göre, bir çift kara delik birbirinin yörüngesine girdiği zaman, yavaşça enerji kaybederler, bu da gitgide birbirlerine doğru yakınlaşmalarına neden olur. Çarpışmalarına dakikalar kala, önemli ölçüde hızlanırlar ve sonunda ışık hızının yarısı hızına ulaşarak birbirlerine çarpıp birleşirler ve daha büyük bir kara delik oluştururlar. Bunun sonucunda, uzayda yerçekimsel dalgalar olarak yayılan çok büyük bir enerji patlaması açığa çıkar.
Tüm bu curcunanın arkasındaki iki kara deliğin boyutları, Güneşin kütlesinin sırasıyla 29 ve 36 katı. LIGO araştırmacaları, bu evrensel çarpışmanın tepe noktası esnasında bu kara deliklerin güç çıkışının gözlemlenebilir evreninkinin 50 katı olduğunu tahmin ediyor.
1980'lerde yerçekimsel dalgaları tespit etme aracı olarak LIGO'yu ilk teklif eden Rainer Weiss şunları söylüyor: "Bu gözlemin açıklaması, 100 yıl önce formüle edilen Einstein'ın Görelilik Teorisinde çok güzel şekilde açıklandı ve teorinin güçlü yerçekiminde ilk testini de kapsıyor. Eğer Einstein'e bunu söyleme imkanımız olsaydı yüzünü görmek harika olurdu."
Yerçekimsel dalgaların keşfi haftalardır herkesçe bilinen bir sır. Bilim insanları çoğu defa duydukları heyecanı gizleyemediler, örneğin geçtiğimiz hafta Kanada McMaster Üniversitesinden teorik fizikçi Clifford Burgess tüm departmanına, LIGO'nun iki kara deliğin birleşmesine dair gerçek ve "muhteşem" sinyali bulduklarını anlatan bir e-posta yolladı.
Artık her şey açıklandı ve fizikçiler avazı çıktığı kadar konuşabiliyorlar. Eğer bir gözünüz sosyal medyadaysa, bunun ne kadar büyük bir olay yarattığını görmüşsünüzdür.
Yerçekimsel dalgaların keşfi, Görelelik Teorisinin önemli bir kısmını doğrulamakla kalmayıp bundan daha fazlasını da yapıyor. Hiç abartısız, evreni keşfimizde yepyeni bir sayfa açıyor ve artık elektromanyetik radyasyon evreni görmemiz için tek araç değil. Massachusetts Teknoloji Enstitüsünden (MIT) astrofizikçi Scoott Hughes, Gizmodo sitesine verdiği telefon röportajında, yerçekimsel dalgaları, tipik olarak ışık olmayan gizemli gök objelerini ve nötron yıldızlarını derinlemesine incelemede kullanabileceğimizi belirtti.
"Yerçekimsel dalgalarda şifrelenmiş çok fazla önemli bilgi var." şeklinde konuşan Hughes, uzay-zaman dalgalanmasının şeklinin, bunu oluşturan objenin büyüklüğü ve hareketi hakkında bilgi verebileceğini not ediyor: "Bir astronot olarak, LIGO'nun ölçtüğü dalga şeklinin 'ses'inden bu dalga şeklini oluşturan parametrelere nasıl geçilebilir bunun üzerinde düşünmeye çalışıyorum."
Hughes aynı zamanda, dedektörlerimiz yerçekimsel dalgaları düzenli olarak yakalayabilecek hassaslığa ulaştığında, evrendeki en büyük enerjili olayların sayısını belirlemeye başlayabileceğimizi belirtiyor: "Hatta bu dalgalanmaları tespit etme çağında yapmayı umduğumuz en önemli şeylerden biri istatistiki veri elde etmek. İlk tespit gerçekleştiğinde, önce büyük bir kutlama olacağı şüphesiz. Ama sonrasında, yerçekimsel dalgalanmaların tespit edilmesi rutin haline geldiğinde, işte işler o zaman ilginç bir hal almaya başlayacak."
Yüzyıllık arayış sona erdi. Ama bu yeni evrensel keşif daha sadece bir başlangıç.
