24 Mayıs’ta, Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO), yerçekimi dalgalarını – çarpışan iki kara delik gibi uzak, şiddetli kozmik olayların yarattığı uzay ve zamanın eğriliğindeki küçük, periyodik varyasyonları – avına devam edecek.
Bazıları, kendi alanlarında on yıldan daha kısa bir süre içinde meydana gelen olağanüstü dönüşümsel keşifler serisine dayanarak yerçekimi dalgası bilim adamlarını şanslı sayacaktır. İlk üç gözlem periyodunun her birinde, yerçekimi dalgası dedektörleri yeni bir astrofiziksel fenomen buldu veya doğruladı. İlk olarak 2015 yılında kara deliklerin çarpışması, iki yıl sonra nötron yıldızları denen ultra kompakt, ölü yıldızların çarpışması ve ardından 2019’da kitleler evrende olması beklenmeyen şeyler.
Geçmiş performans, gelecekteki başarı için bir garanti değildir. Bununla birlikte, LIGO bu ay devreye girerken (ardından iki dedektör daha geliyor: İtalya’da Başak ve Japonya’da KAGRA), bu kozmik keşif eğilimini sürdürme konusunda iyimser olmak için iyi nedenler var.
Bu dedektörlerin ne kadar verimli olduğunu düşünürsek, gökbilimciler neden en başta onları açıp kapatıyor? Basit cevap, yerçekimi dalgalarını gözlemlemenin, hızla ilerleyen en son teknolojiye dayandığıdır. Bu, bilim adamlarının, evrenin ilk doğrudan tespit gerçekleştiğinde geri dönebileceklerinden çok daha büyük bir mertebede yerçekimi dalgalarını tespit etmelerini sağlar. Bununla birlikte, yerçekimi dalgası dedektörlerinin yükseltilmesi karmaşık ve zaman alıcı bir çabadır. Gözlemlerle paralel olarak yapılamaz. Dolayısıyla gözlem dönemleri: bilim adamları, dedektörlerini geliştirmek ve gökyüzünü dinlemek arasında gidip gelirler.
Evrenin bu büyük ölçüde genişletilmiş hacmini araştırmak, gözlemcilerin kozmik dolapta yeni iskeletler bulmasını neredeyse garanti ediyor – astrofizik ve genel olarak bilimi dönüştürebilecek keşifler. Burada, en büyük hevesle beklediğimiz altı potansiyel atılımı katalogladık:
1. En ağır kara delikler. Kütle çekim dalgalarıyla şimdiye kadar tespit ettiğimiz en ağır karadelik, güneşimizin kütlesinin yaklaşık 100 katı ağırlığında. Bununla birlikte, yükseltmeler sayesinde, dedektörlerimiz artık güneşimizden 1000 kat daha ağır olan çarpışan karadeliklerden yayılan yerçekimi dalgalarına karşı duyarlıdır. Bu çok daha ağır kara delikleri keşfetmek ezber bozacak; bize karadeliklerin nasıl büyüdüğünü ve bazılarının nasıl süperdev boyutlara ulaştığını, milyonlarca veya milyarlarca kat daha büyük kütleye ulaştığını anlatırdı. Büyük galaksilerin merkezlerinde bu tür süper kütleli kara delikler olduğunu biliyoruz, ancak kökenleri şu anda bir sır.
2. Yayılan kara delik çarpışmaları. Kara delikler özeldir çünkü hiçbir şey, hatta ışık bile onlardan kaçamaz. Bununla birlikte, iki kara deliğin bir yıldızlararası gaz bulutunun ortasında çarpıştığını varsayalım. Böyle bir çarpışma, çevredeki bu malzemede kozmik havai fişekleri ateşleyebilir. Yerçekimi dalgalarıyla birlikte bu tür çarpışmaların elektromanyetik ve hatta muhtemelen nötrino imzasını tespit etmek büyük bir keşif olacaktır. Bu tür verilerle, kazanın nerede ve nasıl olduğunu yüksek hassasiyetle belirleyebilir, daha önce erişilemeyen aşırı kozmik ortamlar hakkında canlı yeni ayrıntılar elde edebiliriz. Bir yerçekimi dalgası sinyalinin bu kesin lokalizasyonu, gökbilimcilere evrenin ne kadar hızlı genişlediğini ölçmenin yeni ve bağımsız bir yolunu da sunabilir.
3. Evrendeki altın ve platinin kökeni. Evrendeki elementlerin çoğu yıldızların içinde termonükleer füzyonla dövülürken, altın, platin veya uranyum gibi en ağır elementler özel bir yaratım sürecine ihtiyaç duyar. 2017’de bilim adamları, çarpışan bir çift nötron yıldızı tarafından aynı anda hem yerçekimi dalgalarını hem de ışığı görmeyi başardılar ve bu olayların nasıl – ve ne kadar – bu kadar ağır elementler ürettiğini ortaya çıkardılar. Nötron yıldızı çarpışmalarının aslında kozmik altının birincil kaynağı olup olmadığı belirsizliğini koruyor, ancak kesin olan şu ki, bu çarpışmalardan daha fazlasını bulup incelemek, devam eden yoğun tartışmayı sona erdirecek ve bize nerede ve ne zaman olduğunun daha iyi anlaşılması kozmik olarak ortaya çıkabileceğini bildiğimiz şekliyle yaşam için element kısıtlı koşullar.
4. Yakındaki süpernova patlamaları. En ağır yıldızlar ömürlerinin sonunda süpernova olarak patlayarak evrendeki en muhteşem olaylardan birini yaratırlar. Bu patlamalar aslında bir iç patlama ile başlar: Bir yıldız çekirdeği, kritik bir kütleye ulaştığında kendi yerçekimi kuvveti altında çöker ve tüm yıldızı parçalayan muazzam ve ani bir enerji salınımına yol açar. Böyle bir “çekirdek çökmesinden” yerçekimi dalgalarını keşfetmek, patlamanın kalbine bir göz atmamıza, ölmekte olan yıldızın yüzeyinin derinliklerinde bizden gizlenen ilk aşamalarını ortaya çıkarmamıza olanak tanıyacak. Bu bize, maddenin bir atom çekirdeğininkinden daha yüksek yoğunluklarda, yani bir çorba kaşığı malzeme başına 100 milyon metrik tonu aşan yoğunluklarda nasıl davrandığını söyleyebilir.
5. Einstein’ın genel görelilik kuramının dökümü. Bilim adamları, onu gerçekliğin kuantum mekaniksel tanımıyla bağdaştıramadığımız için, mevcut yerçekimi ve uzay-zaman teorimizin eksik olduğundan şüpheleniyorlar. Sorunun bir kısmı, hem güçlü yerçekimini hem de çoğu kuantum-mekanik etkinin tezahür ettiği küçük uzamsal ölçekleri aynı anda test eden olası deneylerin olmamasıdır. Karadelikler muhtemelen bu iki uç noktaya ulaşabileceğimiz en yakın noktalardır. Bu, yerçekimi dalgalarının aslına uygun gözlemlerinde genel görelilikten sapmalar aramanın, uzay ve zamana ilişkin temel anlayışlarımızdan bazılarını yeniden yazabileceği anlamına gelir.
6. “Bilinmeyen” bilinmeyen. Tarih bize, ufkumuzu her genişlettiğimizde beklenmeyeni beklememiz gerektiğini söyler. Bu, yerçekimi dalgası astrofiziği için farklı olmamalıdır. En heyecan verici oyun değiştirici, bizi bir şekilde şaşırtan yeni bir nesne türü veya kozmik fenomen keşfetmemiz olacaktır. Neyse ki, bilim adamları bu olasılık için iyi hazırlanmışlar. Yerçekimi dalgası verileri yalnızca bilinen, iyi anlaşılan sinyal türleri için değil, aynı zamanda gerçekten bilinmeyenler için de aranır.
Sıradaki ne? Bu altı potansiyel buluşa LIGO, Virgo ve KAGRA dedektörlerinin yaklaşan gözlem döneminde ulaşılabilirken, geleceğin daha da parlak olduğunu belirtmekte fayda var. Önümüzdeki on yıllar boyunca, bilim adamları ve politika yapıcılar, bazıları uzaya dayalı yeni nesil iddialı yerçekimi gözlemevlerinin olanaklarını keşfetmeye devam edecekler. Bu tür gözlemevleri, bilimsel ve kozmik ufkumuzu şu anda ulaşılabilir olanın çok ötesine genişletebilir. Bu öncü projeler yalnızca daha ileriyi araştırmayı amaçlamıyor, aynı zamanda neredeyse tüm evrenden kara delik çarpışmalarını tespit edebilmeyi amaçlıyor. Gelecek için en büyük sürpriz, hiç sürpriz olmamasıydı.
Bu bir görüş ve analiz yazısıdır ve yazar veya yazarlar tarafından ifade edilen görüşler mutlaka o kişiye ait değildir. Bilimsel amerikalı.
Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/six-gravitational-wave-breakthroughs-scientists-cant-wait-to-see/