Einstein'ın genel görelilik teorisindeki tahminlerden biri, dönen herhangi bir cismin, uzay-zaman dokusunu kendi çevresinde değiştirmesidir. Bu fenomen, 'çerçeve sürükleme' olarak bilinir.
Günlük hayatta, efekt inanılmaz derecede küçük olduğu için çerçeveleri sürükleyip bırakmak gerekli değildir. Dünyanın tüm dönüşünün neden olduğu bu etkiyi tespit etmek için, yaklaşık her 100.000 yılda bir dereceye eşit jiroskoplarda açısal değişiklikler tespit eden 750 milyon dolarlık 'Yerçekimi Sondası B' gibi uydular gerekiyor.
Şansımıza, evrende fizikçilerin Einstein'ın tahminlerini tüm ihtişamıyla gözlemleyebilecekleri birçok doğal yerçekimi laboratuvarı var.
Uzay – zaman eğriliği. (Mark Myers / OzGrav ARC Mükemmeliyet Merkezi)
Science dergisinde yayınlanan bilim adamları ekibi tarafından yapılan bir çalışma, bir radyo teleskopu ve birbirlerinin etrafında dönen benzersiz bir çift yıldız kullanarak çok daha göze çarpan bir ölçekte çerçevelerin sürüklenip bırakılmasının kanıtlarını ortaya koyuyor.
Bu yıldızların hareketi, Newton'un zamanında gökbilimcileri şaşırtmış olabilir, çünkü eğri uzay-zamanda açıkça hareket ediyorlar ve Einstein'ın genel görelilik teorisinin yörüngelerini açıklamak için gerekli olması gerekiyor.
Genel görelilik, modern yerçekimi teorisinin temelidir. Bu, yıldızların, gezegenlerin ve uyduların kesin hareketini ve hatta zamanın geçişini açıklar. Daha az bilinen tahminlerinden biri, dönen cisimlerin uzay-zamanı beraberinde sürüklediğidir. Nesne ne kadar hızlı dönerse ve ne kadar büyükse, uzay-zaman kayması o kadar fark edilir.
Bir tür nesne beyaz cücedir. Bunlar, bir zamanlar Güneşimizin kütlesinin birkaç katı olan, ancak hidrojen yakıtlarını tüketmiş olan ölü yıldızların kalıntılarıdır.
Geriye kalan şey boyut olarak Dünya'ya benzer, ancak yüzbinlerce kat daha büyük. Beyaz cüceler de çok hızlı bir şekilde dönerek Dünya'daki gibi 24 saat yerine her iki dakikada bir tam bir devrim gerçekleştirebilirler.
Böyle bir beyaz cücenin neden olduğu sürüklenme, Dünya'nınkinden yaklaşık 100 milyon kat daha güçlü olacaktır.
Bunların hepsi iyi ve güzel, ancak bir beyaz cüceye uçup etrafına uydular fırlatamayız. Neyse ki, doğa gökbilimcilere karşı naziktir ve onları pulsar adı verilen yörüngedeki yıldızlardan gözlemlememize izin veren kendi yolu vardır.
Yirmi yıl önce, CSIRO Parkes radyo teleskopu, beyaz bir cüce (Dünya'nın büyüklüğünde, ancak yaklaşık 300.000 kat daha ağır) ve bir radyo pulsarından (küçük bir şehir boyutunda, ancak Dünya'dan 400.000 kat daha ağır) oluşan benzersiz bir yıldız çifti keşfetti.
Beyaz cücelerle karşılaştırıldığında, pulsarlar genellikle farklı bir seviyededir. Sıradan atomlardan yapılmazlar, ancak nötronlar birbirine bastırılarak inanılmaz derecede yoğun hale gelirler. Ayrıca, pulsar dakikada 150 kez dönmektedir.
Bu, dakikada 150 kez, bu pulsar tarafından yayılan radyo dalgalarının bir “işaret huzmesinin” burada, Dünya'daki görüş noktamızı geçtiği anlamına gelir. Bunu, pulsarın teleskopumuza ulaştığı zamana ve ışığın hızını bilerek beyaz cücenin etrafında dönerken izlediği yolu haritalamak için kullanabiliriz. Bu yöntem, iki yıldızın 5 saatten daha kısa bir sürede yörüngede döndüğünü gösterdi.
Resmi olarak PSR J1141-6545 olarak adlandırılan bu çift, ideal bir yerçekimi laboratuvarıdır. 2001'den beri bilim adamları, Einstein'ın yerçekimsel etkilerinin çoğunu gösteren bu sistemin yörüngesini haritalamak için yılda birkaç kez CSIRO Parkes'e seyahat ediyorlar.
PSR J1141-6545 birkaç yüz katrilyon kilometre uzakta (katrilyon – milyon milyar) olmasına rağmen, pulsarın saniyede 2.5387230404 kez döndüğünü ve yörüngesinin dengede olduğunu biliyoruz.
Bu, yörüngesinin düzleminin sabit olmadığı, ancak yavaş döndüğü anlamına gelir.
Bu sistem nasıl ortaya çıktı?
Yıldız çiftleri ortaya çıktığında, en büyük olanı önce ölür ve genellikle beyaz bir cüce oluşturur. İkinci yıldız ölmeden önce maddeyi arkadaşına aktarır.
Yoldaşından madde emerken dönen beyaz cüce. (Kütleçekimsel Dalga Keşfi için ARC Mükemmeliyet Merkezi)
Bu malzeme bir beyaz cüceye düştüğünde bir disk oluşur ve beyaz cüceyi on binlerce yıl boyunca hızlandırır.
Bunun gibi nadir durumlarda, ikinci bir yıldız patlayarak bir süpernovaya dönüşebilir ve arkasında bir pulsar bırakabilir. Hızla dönen beyaz cüce, uzay-zamanı beraberinde sürükleyerek pulsarın yörünge düzlemini eğilmeye zorlar. Bu eğim, pulsarın yörüngesini haritalamamızda gözlemlediğimiz şeydir.
Einstein, uzay ve zaman hakkındaki tahminlerinin çoğunun asla keşfedilemeyeceğini düşünüyordu. Ancak son birkaç yılda, dünya çapında bir teleskop ağını kullanarak yerçekimi dalgalarının ve bir kara deliğin görüntülerinin keşfi de dahil olmak üzere, aşırı astrofizikte bir devrim oldu.
Matthew Bales, ARC Araştırma Görevlisi, Swinburne Teknoloji Üniversitesi, Max Planck Enstitüsü Araştırma Görevlisi.
Bu makale The Conversation tarafından yayınlandı.
Kaynaklar: Fotoğraf: Mark Myers / OzGrav ARC Center of Excellence / Swinburne University of Technology
