Beyaz Cüce-Pulsar-ışığın eğilmesi (temsili)
(Kaynak: universetoday.com)
Brian Koberlein tarafından, universetoday.com’da, 30 Ocak 2020’de yayımlanan bir haberde, Einstein’in bir defa daha doğrulandığı duyuruldu.
Bu habere göre, astronomlar, 12,000 ışık yılı uzaklıktaki bir Beyaz Cüce’nin (White Dwarf) yörüngesinde dolanan bir Atarca’dan (Pulsar) gelen ışığın, bu gök cisminin yol açtığı uzay-zaman bükülmesi sebebiyle, saptırıldığının belirlendiği duyuruldu.
Çok büyük kütleli cisimlerin, yakınlarından geçen ışığı yolundan saptırabileceği hususu, Einstein’in, Genel Görelilik Kuramı kapsamında ileri sürdüğü bir husustu. Einstein’in bu öngörüsü 1919’da, bir Güneş tutulması gözlemiyle doğrulanmıştı.
Yakın geçmişte, Kara Madde kaynaklı gravitasyonel odaklama (gravitational lensing), Einstein’in bu kuramını doğrulayan başka gözlem örneklerinden oldu.
Einstein’in ileri sürdüğü uzay-zaman ilişkili bir başka ‘fizik olayı’ da , dilimize ‘çerçeve-sürüklemesi’ olarak alınan ‘frame-dragging’ idi. Bu etki ilk defa, on yıl kadar önce ölçülmüştü.
Çerçeve sürüklemesi (temsili)
Koberlein’in haberine göre, astronomlar, bu etkiyi bu defa, bir Beyaz Cücenin etrafında ölçtüler ve bu yeni bilgiyi bir süpernova patlamasını açıklamada kullandılar.
Genel görelilikte, gravite (gravity) bir kuvvet değildir. (Diğer bir ifadeyle, gözlenen olayların gerçekleşebilmesi için, ‘kütleçekimi’ adı verilecek bir kuvvete ihtiyaç yoktur. Gözlenen ve bununla ilişkili olduğu düşünülen fizik olayları, bu kuvvet mevcut olmadan gerçekleşir.)
Bir kütle, kendi varlığı sebebiyle, çevresindeki uzay-zaman dokusunu eğer / büker (bend). Bu ‘ortam deformasyonu’ (etki) sebebiyle, büyük kütlenin yakınından geçen (küçük kütleli) cisimler (ışık dahil) yolundan saptırılır.
Bu ‘yoldan sapma’, yolundan saptırılan cismin ‘gravite’ (gravitasyon) adı verilen bir kuvvet etkisindeymiş gibi, yolundan saptırılması olarak görünür.
Büyük kütleli cisim ekseni etrafında dönmekte ise, uzay-zaman dokusu da, bu dönme yönünde, küçük miktarda burulur. (Bu durum, masa örtüsüne arkası (küt ucu) bastırılarak az miktarda döndürülen bir kalem etkisiyle, örtünün, kalemin temas ettiği bölgesinde oluşan- bükülmüş kumaş-görüntüsüne, basite indirgenerek, benzetilebilir.) ‘Çerçeve-Sürüklemesi’ olarak adlandırılan olay, kabaca, budur.
Araştırmacılar, uzayda hareket eden cisimlerin (gerçekte, uzayda, yerinde mutlak şekilde duran hiçbir cisim yoktur), uzay-zamanın bu bükülmesi (bir anlamda, cismin önünde bir çukur oluşması) sebebiyle, hareket ettiğini, cismin yörünge hareketine bu ‘çerçeve-sürüklemesi’ etkisi de eklenerek, cismi (Newton Fiziği ile yapılacak tahminden farklı) yeni bir konuma taşıdığını söylüyor.
Astrofizikçiler, bu ilave hareketin, kara Delikler etrafında oluştuğu düşünülen (ve ilk defa olarak görüntülenen) olay ufkunun (event horizon) ışımasının, bu ilave hareketin yol açtığı ısınma sebebiyle gerçekleştiğini de ileri sürdü.
Dünyanın, yörüngesinde dolanan cisimlere (uydulara,…) uyguladığı bu ‘çerçeve-sürüklemesi etkisi’ çok küçük olsa da, bu etkiyi, özel cihazlar yerleştirilmiş uydularla ölçmek mümkün.
‘Gravite Prob B’ adındaki bir uydu ile bu ölçüm gerçekleştirildi; bu uyduya yerleştirilen, Dünyanın en düzgün küresiyle ölçümler yapılarak…
‘Gravite Probe B’nin presesyonu (baş / eksen sallaması)
(Kaynak: Gravity Probe B Team, Stanford, NASA; universetoday.com)
Araştırmacılar, çerçeve-sürüklemesi etkisi olmadan, Dünya yörüngesinde dolanan ve eksenel olarak dönen bir kürenin, bir jiroskop gibi, dönme ekseninin korunacağını söylüyor. Dünyanın gravitasyonu (gravity) bu kürenin kendi kendine dönmesine (twist) sebep olmaz.
Ancak, çerçeve-sürüklemesinin mevcut olduğu düşünüldüğünde, farklı bir sonuç ortaya çıkar.
Dünyanın eksenel-dönüşü sebebiyle, Dünyaya yakın bölgedeki uzay-zaman dokusu, daha uzaktaki uzay-zaman dokusuna göre, çok az miktarda da olsa, daha hızlı döner (burulur). Bu durumun etkisi altında, deney küresinin Dünyaya daha yakın olan kısmı küçük bir itmeye maruz kalır. Buna bağlı olarak, dönme ekseni doğrultusu (oryantasyonu) zamanla değişir.
Bilim insanları bu konum değiştirmeye ‘Lense-Thirring Precession’ (etkisi) adını verdi.
Bir araştırma grubu, 2015’te, bu presesyonu (baş sallama hareketini) ölçtü ve Genel Görelilik kuramıyla hesaplanan değerle mükemmel bir şekilde uyuştuğunu gördü; Einstein sınavı yine geçmişti !
Astronomlar, bu çerçeve-sürüklemesi, Beyaz Cüce ve Nötron Yıldızı gibi büyük kütleli cisimlerin etrafında büyük olsa da, bunun ölçmenin kolay olmadığını söylüyor.
Yakın geçmişte, bir araştırma grubu, bu çerçeve sürüklemesi etkisini ölçmek için, bir Beyaz Cüce-ikili sistemini kullandı.
Astronomlar, 1999’da, Avustralya’daki Parkes Radyo Teleskobunu kullanarak, Pulsar (Atarca), PSR J1141-6545’i keşfetmişlerdi. Bu Pulsar, bir Beyaz Cücenin yörüngesini (ikili sistem oluşturarak) beş saatlik bir periyodla, yakından, dolanmaktaydı.
Pulsarlar, belirli aralıklarla, çok güçlü radyo ışımaları (pulse) gerçekleştirdiğinden, bu ışımaları gözlenerek ve izlenerek, bir Pulsarın hareketi ve yörüngesi hakkında hassas veri elde etmek mümkündür.
Ölçülen veri o kadar hassas olabilmekte ki, bu veri kullanılarak, çerçeve-sürüklemesi etkisi de dahil olmak üzere, Genel Görelilik etkilerinin dahi hesaplanması mümkün olabilmekte.
Gözleme konu olan bu Beyaz Cücenin eksenel dönüşü sebebiyle, yörüngesinde dolanan Pulsarın, zamanla baş salladığı (precession) belirlendi.
Bu Pulsarın yirmi yıl süreyle gözlenmesinden sonra, araştırma ekibi, çerçeve-sürüklemesinin belirlenmesinin yanında, bu veriyi kullanarak, Beyaz Cücenin eksenel dönme hızını da hesapladılar. Bu Beyaz Cüce, ekseni etrafında, bir Beyaz Cüce için çok büyük sayılacak bir hız olan, yüz saniyede bir defa dönmekteydi.
(Beyaz Cücelerin nasıl oluştuğu hususu bu sitedeki başka yazılarda açıklandı.)
Yararlanılan Kaynaklar:
