16 Yıllık Yıldız Araştırması, Einstein'ın Haklı Olduğunu Bir Kez Daha Kanıtladı

Yakın ikili yörüngede kilitlenmiş iki pulsar, Einstein'ın genel görelilik kuramı tarafından yapılan tahminleri bir kez daha doğruladı.

16 yılı aşkın bir süredir, uluslararası bir gökbilimci ekibi, PSR J0737−3039A/B adlı pulsar çiftini gözlemledi ve göreceli etkilerin, tahmin edildiği ve beklendiği gibi, darbelerinin zamanlamasında ölçülebileceğini buldu. Bu etkiler ilk kez gözlemlendi.

Araştırmayı yöneten Almanya'daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü'nden gökbilimci ve astrofizikçi Michael Kramer, "Güçlü yerçekimi alanlarının varlığında yerçekimi teorilerini test etmek için rakipsiz bir laboratuvar olan bir kompakt yıldız sistemi üzerinde çalıştık. Einstein'ın teorisinin temel taşını, yerçekimi dalgaları tarafından taşınan enerjiyi, Nobel ödüllü Hulse-Taylor pulsarından 25 kat daha iyi ve şu anda mümkün olandan 1000 kat daha iyi bir hassasiyetle test edebildik” diyor.

Pulsarlar tartışmasız gökyüzündeki en faydalı yıldızlardır. Onlar bir tür nötron yıldızıdır, yani çok küçük ve yoğundurlar. Ortalama olarak Güneş'in kütlesinin yaklaşık 2,4 katı kadardırlar. Kutuplarından çıkan radyo dalga boylarında radyasyon ışınlarına sahiptirler ve yıldız milisaniyeye varan hızlarda dönerken bu ışınlar bir deniz feneri ışını gibi yanıp sönecek şekilde yönlendirilirler.

Bu parlamalar inanılmaz derecede hassas bir şekilde zamanlanmıştır, bu da bizim için pulsarların muhtemelen Evrendeki en faydalı yıldızlar olduğu anlamına gelir. Zamanlamalarındaki varyasyonlar, yıldızlararası ortamı araştırmak ve yerçekimini incelemek için kullanılabilir.

2003 yılında keşfedilen, yaklaşık 2400 ışık yılı uzaklıkta bulunan ve bugüne kadar tespit edilen tek çift pulsar olan PSR J0737−3039A/B, bizlere yeni bir araştırma fırsatı sundu. Araştırmacıların "rakipsiz laboratuvar" dediği yerde, yerçekimi teorileri test edildi.

İki pulsar birbirine çok yakındır ve her 147 dakikada bir yörüngesini tamamlar. Biri saniyede 44 kez, diğeri ise daha yavaş, her 2,8 saniyede bir dönüyor. Ancak bu nesneler çok yoğun oldukları için yerçekimi alanları çok güçlüdür, bu da birbirlerinin darbelerinin zamanlamasını ve açısını etkileyebilecekleri anlamına gelir.

Kanada'daki British Columbia Üniversitesi'nden astrofizikçi Ingrid Stairs, "Bir kozmik deniz fenerinden, bir pulsardan yayılan radyo fotonlarının yayılmasını takip ediyoruz ve onların eşlik eden bir pulsarın güçlü yerçekimi alanındaki hareketlerini takip ediyoruz. İlk kez, yoldaşın etrafındaki uzay-zamanın güçlü eğriliği nedeniyle hem ışığın nasıl geciktiğini hem de 0,04 derecelik küçük bir açıyla ışığın saptığını da görüyoruz. Daha önce hiç böyle bir deney olmamıştı” dedi.

Araştırmacılar, apsidal presesyon olarak bilinen ikili sistemin yörüngesinin yönünün değişme şekli ve pulsarların dönerken kendileriyle birlikte uzay-zamanı sürükleme şekli de dahil olmak üzere yedi genel görelilik testi gerçekleştirdiler.

Avustralya'daki CSIRO'dan astrofizikçi Dick Manchester, "Yerçekimi dalgaları ve ışık yayılımının yanı sıra, hassasiyetimiz, yerçekimi alanlarında saatlerin daha yavaş çalışmasına neden olan "zaman genişlemesinin" etkisini de ölçmemize olanak tanıyor. Hızlı dönen pulsarın yaydığı elektromanyetik radyasyonun yörünge hareketine etkisini düşünürken Einstein'ın ünlü E = mc2 denklemini bile hesaba katmamız gerekiyor. Bu radyasyon saniyede 8 milyon tonluk bir kütle kaybına tekabül ediyor” diye açıklıyor.

Şimdiye kadar alınan tüm sonuçlar Einstein'ın tahminleriyle aynı doğrultuda görünüyor.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde, daha güçlü teleskoplar ortaya çıktıkça, genel görelilik adı altında daha kesin yerçekimi testleri görmemiz muhtemeldir.

Astrofizikçi Robert Ferdman, "Genel görelilik, kuantum mekaniği tarafından tanımlanan diğer temel kuvvetlerle uyumlu değildir. Bu nedenle, teorinin nasıl ve ne zaman bozulduğunu keşfetmek için mümkün olduğunca genel görelilik üzerine en katı testleri uygulamaya devam etmek önemlidir. Genel görelilikte herhangi bir sapmayı bulmak, Evren'e ilişkin mevcut teorik anlayışımızın ötesinde yeni fiziğe bir pencere açacak büyük bir keşif olacaktır. Ve sonunda, doğanın temel kuvvetlerine ilişkin birleşik bir teori keşfetmemize yardımcı olabilir." diye açıklıyor.

Araştırma, Physical Review X'te yayınlandı.