Yerçekimi Dalgaları Nelerdir?

Yerçekimi Dalgaları Nelerdir?

Olayı en iyi anlamak için, birkaç yüz yıl sonra geri dönelim. Isaac Newton’un Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica’yı yayınladığı 1687’de , kütleçekimsel kuvveti iki kütle arasında çekici bir güç olarak düşünmüştü – yeryüzü ve ay ya da bir masa üstünde iki bezelye. Ancak, bu gücün nasıl aktarıldığının doğası, o zamanlar daha az anlaşılmıştır. Gerçekten de, yer çekiminin yasası, 1798’de Dünya’nın yoğunluğunu ölçerken, İngiliz bilim adamı Henry Cavendish’e kadar test edilmedi.

Einstein, fizikçilere uzay, zaman ve yerçekimi hakkında yeni bir düşünme biçimi sunduğunda, 1916’ya doğru ileriye . 1905’te yayınlanan çalışmalara dayanarak, genel görelilik kuramı, genellikle “uzay-zaman” olarak adlandırılan şeyin içine, ayrı bir varlık – uzay ve zaman – olarak baktığımız şeyi birbirine bağladı. Uzay-zaman evrenin kumaşı olarak düşünülebilir. Bu, hareket eden her şeyin içinden geçtiği anlamına gelir. Bu modelde, kütlesi olan her şey uzay-zaman dokusunu bozar. Daha büyük kütle, daha büyük bozulma. Ve her hareketli nesne uzay-zaman boyunca hareket ettiğinden, büyük kütleli nesnelerin neden olduğu çarpıklıkları da izleyecektir.

Bunu düşünmenin bir yolu, biri diğerinden daha ağır olan ve bir trambolin üzerinde oynayan iki çocuğu düşünmektir. Trambolinin yüzeyini kumaş olarak ele alırsak, daha büyük olan çocuk kumaşı diğerinden daha fazla bozar. Eğer bir çocuk topu diğerinin ayaklarına yakın bir yere yerleştirirse, top ayağa doğru dönecek veya distorsiyonu takip edecektir. Benzer bir şekilde, Dünya güneşin etrafında dolaştığı zaman, güneşin devasa kütlesi etrafındaki alanı çarpıtarak, göreceli olarak küçücük gezegenimizi “düz” bir yol olarak izleyerek, ancak kavisli bir alanda bırakır. İşte bu yüzden güneşin etrafında dönüyor. Bu basit benzetmeyi kabul edersek, yer çekiminin temelleri vardır. Yerçekimsel dalgalara geçmek küçük ama çok önemli bir adımdır. Trambolin üzerindeki çocuklardan birinin yüzeye ağır bir nesne çekmesine izin verin. Bu, gözlemlenebilen yüzey üzerinde bir dalgalanma yaratır. Bunu görselleştirmenin başka bir yolu, elinizi su boyunca hareket ettirmeyi düşünmektir. Dalgalanmalar veya dalgalar köklerinden yayılır ancak hızla bozulur.

Uzay-zaman kumaşı boyunca hareket eden herhangi bir nesne, bu kumaşta dalgalara ya da dalgalanmalara neden olur. Ne yazık ki, bu dalgalanmalar da oldukça hızlı bir şekilde yok oluyor ve sadece en şiddetli olaylar yeryüzünde tespit edilebilecek kadar büyük çarpıklıklar üretiyor. Bunu perspektife koymak için, her biri güneşimizin on katından büyük bir kütle ile çarpışan iki kara deliğin, Dünya’ya ulaştığında bir atomun çapının% 1’inde bir distorsiyona neden olan bir dalgayla sonuçlanmasına neden olur. Bu ölçekte, bozulma, Dünya’nın çapındaki bir 0.0000000000001001 değişim sırasına göre , bir gelgit çıkıntısı nedeniyle 1 m’lik değişime göre değişir.

Yerçekimi dalgaları ne için kullanılabilir?

Bu dalgalanmaların çok küçük ve bu şekilde tespit edilmesi çok zor olduğu için, neden onları bulmak için böyle bir çaba harcadık – ve neden onları tespit etmemize özen göstermeliyiz? İki ani sebep akla geliyor (sadece kendi bilmek istediğim ilgiyi bir kenara bırakacağım). Bir tanesi 100 yıl önce Einstein tarafından tahmin edildi. Yerçekimi dalgalarının varlığını doğrulamak, genel görelilik kuramı için daha güçlü gözlemsel destek sağlar.

Ayrıca, onay, yerçekimi dalgası astronomisi gibi yeni fizik alanlarını da açabilir. Yerçekimsel dalgaları, onları açığa çıkaran süreçlerden inceleyerek – bu durumda iki kara deliği bir araya getirerek – kozmostaki şiddet olaylarının samimi ayrıntılarını görebiliriz. Ancak, bu tür astronomiden en iyi şekilde yararlanmak için, dedektörü uzaya yerleştirmek en iyisidir. Toprak tabanlı LIGO lazer interferometresi kullanılarak yerçekimsel dalgalar yakalamak başardı. Bu teknik, bir lazer ışınını iki dikey yönde bölerek ve her birini uzun bir vakum tünelinden aşağıya göndererek çalışır. İki yol daha sonra, dedektörün yerleştirildiği noktada başladığı noktaya aynalarla yansıtılır. Dalgalar, yerçekimi dalgaları tarafından bozulursa, yeniden birleştirilen kirişler orijinalden farklı olacaktır. Bununla birlikte, gelecek on yıl için planlanan mekana dayalı interferometreler, bir milyon kilometreye kadar uzanan lazer kolları kullanacaktır.

Artık onların var olduklarını biliyoruz ki, umut, yerçekimsel dalgaların, bilimin en büyük gizemlerinin bazılarını, evrenin çoğunluğunun yapıldığı şeyleri yanıtlamak için açabileceği yönündedir. Evrenin sadece% 5’i sıradan maddedir,% 27’si karanlık maddedir ve geri kalan% 68’i karanlık enerjidir, ikinci ikisi ise “karanlık” olarak adlandırılır, çünkü onların ne olduğunu anlamıyoruz. Yerçekimi dalgaları, şimdi bu gizemleri X-ışınları ve MRI’nın insan vücudunu araştırmamıza izin veren benzer bir şekilde incelemek için bir araç sağlayabilir.