Einstein’ın İzafiyet Teorisine göre yer çekimi uzayın bükülmüş biçimiydi. Ortada Newton’un ön gördüğü gibi bir ‘kuvvet’ yoktu. Ve yer çekiminin bu şekilde açıklanması , zamanın fizikçilerini doğrudan kara deliklere yönlendirecekti.
Ancak yer çekimi ve kara delikler arasındaki bağlantıyı çözecek olan kişi Einstein değil, Karl Schwarzschild olacaktı. Albert Einstein 1915 yılında Genel Görelilik Teorisini kamuoyuna sunduktan sadece 1-2 hafta sonra Schwarzschild ; bir yıldızın etrafındaki yer çekimsel alanı hesaplamaya başladı. Denklemlere yaptığı çözümlemeler sayesinde Einstein’ın bile ön göremediği bir şey keşfetmişti , Kara delikler.
Karl Schwarzschild matematiksel olarak bir kütleyi , mesela bir yıldızı , uzay-zamanda bir noktaya sıkıştırdı. Sonra da o nesnenin kütlesinin uzayı nasıl büktüğünü ve yanından geçen ışık demetini nasıl kıvrımlandırdığını hesapladı. En sonunda bir sınır keşfetti; parçacıkların kaçamadığı , zamanın ‘ durma ‘ noktasına geldiği bir sınır. Bu sınıra şuan “olay ufku” diyoruz. Bu anlattıklarımızın hepsi Genel Görelilik Kuramı sonucu ortaya çıkmıştır.
Peki Genel Göreliliği nasıl kanıtlayabiliriz ? Ya da Genel Görelilik Newton’un hangi eksiklerini kapattı ?
Öncelikle Newton’un kuramı hâlâ kullanılabilir olsa da hızla genişleyen evrenimizde sınırlı kümeler için geçerliliğini korumaktadır. Ama fizikte bir kuramın tamamiyle kabul edilebilmesi için evrensel olması gerekir. Genel Görelilik böyle bir teoridir. ( Bazı istisnai durumlar dışında ; tekillik. ) Bu iki kuramın bir farkını örnek vererek anlatmak gerekirse ; Newton’un kuramı Merkür’ün yörüngesindeki sapmaları açıklayamaz. Ama Genel Görelilik bunu yapabilir.
Ayrıca Einstein’ın ön gördüğü zamanın göreceli olması durumunu ; deniz seviyesine göre farklı konumlarda bulunan iki gözlemci ve iki sezyum saati sayesinde test edebilirsiniz. Bu teori defalarca kanıtlandı ve kanıtlanmaya devam ediyor.
Galaksimizin merkezindeki devasa boyuttaki kara deliğin etrafında dönen S2 adındaki yıldız, Genel Göreliliği’nin bir tahminini ispatlayarak, zaten çok başarılı olan bu göreliliğinin bir kez daha takdiri hak ettiğini göstermiş oldu.
On yıllara mal olan gözlemleri toplayıp bir araya getiren astronomlar, S2’nin yörüngesinin sabit bir pozisyonda olan elipsden ziyade spirografa benzeyen Schwarzscild devinimi olarak bilinen bir olgunun etrafındaki bir yörünge kayması olduğunu ispatladılar.
Schwarzschild devinimi, devasa bir kara delik etrafında ilk kez tespit edildi ve bu da yerçekiminin en uç çevrelerindeki yıldızların yörüngelerini gözlemlediğimizde bile; bunun doğru olduğunu gösteriyor.
Ayrıca, Genel görelilik denklemleri yörünge değişikliklerini doğru bir şekilde hesaplamak için kullanılabilir ve bu hesaplamalar S2 gözlemleri ile tam olarak eşleşiyor.
Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı
Almanya’daki Max Planck Uzay Fiziği Enstitüsü’nde görev alan ve aynı zamanda Yerçekimi Birliği (Gravity Collaboration) üyesi Astrofizikçi Reinhard Genzel:
‘Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı aynen Newton’un yerçekim kuramında olduğu gibi, bir nesnenin (örn: Merkür ) bir diğer nesnenin (örn: Güneş )etrafındaki birleşik yörüngelerinin kapalı olmadığını ama hareket düzleminde ileri doğru gitme isteğinde* olduğunu tahmin etmektedir.
‘İlk kez Güneş’in etrafındaki Merkür’ün yörüngesinde görülen bu meşhur etki, Genel Göreliliği Newton’un kütle çekim yasasından ayırıyordu. Yüzyıl sonra, biz de Samanyolunun merkezinde bulunan Sagittarius A* kara deliğininn yörüngesinde olan bir yıldızın hareketinde aynı etkiyi tespit etmiş bulunuyoruz.’
İlginizi çekebilir: Gerçek Yaşamda Einstein’ın Görelilik Teorisini Görebilmenin 8 Yolu
S2, uzun ve eliptik bir yörüngede her 16 yılda bir Sagittarius A*ya yaklaşıyor. En yakın yaklaşmasında, yani enberi noktasında, ya kara deliğin 17 ışık saati kadar yaklaşıyor ya da Güneşten Neptün’e olan uzaklığın 4 katını biraz aşıyor.
Bu kulağa uzak geliyor olabilir fakat Sagittarius A* kadar devasa bir şeyle uğraşıyorsanız ( Güneş kütlesinin milyonlarca katına sahip olan bir şey ) bu mesafe, inanılmaz derecede yakın . Ayrıca kara delik uzayı bükerek oluşturduğu devasa yerçekimi kuvveti yıldızı ışık hızının neredeyse yüzde 3’ü oranında hızlandırıyor. Bu da onu galaktik merkezdeki en yakın yörüngeli yıldızlarından biri yapıyor.
Üstelik bu S2’nin ilk görelilik rodeosu da değil. Astronomlar, bu yıldızı 1990’lardan beri yakından takip ediyorlar. 2018’de, Yerçekimi Birliği, S2’nin Sagittarius Q*’ya yaklaştıkça, ışığının daha da uzuyor olmasının, genel göreliliğin en uç testlerinden birinde tahmin etmiş olduğu etkiyi doğrulamış olduğunun bir göstergesi olarak kabul ettiler. Bir sonraki sene, bir ikinci ekip, bu çalışmadan bağımsız olarak kendilerinin yapmış olduğu bir dizi gözlemi kullanarak yazdıkları belgeleriyle bu sonuçları onayladılar.
Sagittarius A* güneşin kütlesinin 4 milyon katı civarında bir kütleye sahip
Şu ana kadar, Yerçekimi Birliği (GRAVITY Collaboration) gözlemlenen bu hareketin, genel göreliliğin tahminleri ile eşleşip eşleşmemesini görmek için, 1992’lerde başlayıp 2019’un sonuna kadar süren gözlemlerden çıkan 330 ölçümü kullanmıştır.
Uzay Fiziği Enstitüsü (MPE) astrofizikçisi Stefan Gillessen, bu yıldızı yörüngesinde 25 yılı aşkın bir süredir takiplerinden sonra, enfes ölçümleri sayesinde S2’nin, Sagittarius A*’nın yörüngesindeki Schwarszchild hareketini, sağlam bir biçimde tespit ettiklerini ifade etti.
Ancak, hepsi bu kadar değil. S2’nin hareketini hesaplayabilmek için, Sagittarius A* için doğru kütle şart. Şu anlık kanıtlar , Sagittarius A*’nın güneşin kütlesinin 4 milyon katı civarında bir kütleye sahip olduğu yönünde. Gözlemlenen yörüngeye uyması için, görelilik denklemleri de aynı şekil de güneş kütlesinin 4 milyon katı civarında bir kütleyi gerekli görüyordu.
Bu, Sagittarius A*’nın kütlesinin bir başka ispatıdır. Ayrıca bu durum astronomlara, yörünge etrafında uzayı inceleme fırsatı da sunuyor. Mesela, yeni bir tane orta seviyede bir kütlesi olan kara delik gibi bir büyük nesne yakınlarda ise, bu yörüngeyi de etkisi altına alacaktır. Bu gibi yörünge etkilerinin bulunmaması, galaktik merkezde olan şeyleri kısıtlayabileceğimiz anlamına geliyor.
Paris-Site de Meudon Gözlemevinden Guy Perrin ve Fransa-Grenoble Gözlemevinden Karine Perraut şu ifadelerde bulunmuşlardır:
‘S2 ölçümleri, Genel Göreliliği öyle iyi takip etmiş ki, bu sayede Sagittarius A* civarında ne kadar dağılmış karanlık madde ya da olası kısmen küçük kara delikler gibi görünmeyen cisim* varsa , onlar üzerinde katı kısıtlamalar getirebiliriz.’
‘ Bütün bunlar, devasa büyüklükteki kara deliklerin oluşumunu ve evrimini anlamada ne muhteşem bir şeydir.’
Üstelik, bütün bunların hepsi sadece bir yıldızdan. Ne harika!
Bu araştırma Astronomy & Astrophysics’ de yayınlanmıştır.
Yorumlar 1