2015’teki ilk tespitlerinden bu yana, yerçekimi dalgaları yeni bir araştırma penceresi açtı. Bu dalgaların bir çift çarpışan kara delikten LIGO tarafından tespiti büyük bir kilometre taşıydı. Kara delikler çok büyük olmasına rağmen, Dünya’ya ulaşan yerçekimi dalgaları çok zayıftır. Onları tespit etmek çok zor bir iştir. 1 milyar trilyon metre uzunluğunda bir skalanız varsa ve 5 mm küçülüp küçülmediğini söylemek zorundasınız. Bu gereken hassasiyet seviyesidir.
Yaklaşık bir yıl sonra, bilim adamları bir çift nötron yıldızından ilk yerçekimi dalgalarını tespit ettiler. Nötron yıldızları kara deliklerden daha az kompakt olduklarından sinyal daha zayıftı. Şimdi soru, bir çift beyaz cüceden ilk yerçekimi dalgaları ne zaman tespit edilecek? Bu makalede göreceğiniz gibi, bu görevde iki büyük zorluk var.
Yerçekimi Dalgaları Nedir?
Yerçekimi dalgaları, Einstein’ın genel görelilik teorisinin öngördüğü gibi, bir süreçte enerji açığa çıktığında ışığın hızıyla yayılan uzay-zaman dalgalanmalarıdır. Bu tahminin ilk kanıtı, teorem geliştirildikten 50 yıl sonra geldi ve astronomik ölçümler için yeni bir dönem ortaya çıktı (14 Eylül 2015’ten önce bilim adamları sadece elektromanyetik radyasyon ve uzaydan benzer veriler tespit ediyorlardı).
Bu dalgalar uzayda hareket ettikçe enerjiyi yürütürler, bu yüzden onları ilk başta üreten olgunun doğası hakkında da bilgi taşırlar. Elektromanyetik radyasyondan farklı olarak, yerçekimi dalgaları madde ile zayıf etkileşime girer, böylece milyarlarca ışık yılı geçebilir ve büyük bozulmalara veya değişikliklere maruz kalmazlar.
Beyaz Cüceler Nelerdir?
Beyaz cücelerin kütlesi 10 güneş kütlesinden az olan ve dolayısıyla nötron yıldız fazına ulaşamayan yıldızlar için son durum olarak düşünülmektedir. Diğer gök cisimlerine (Güneş ile aynı düzenin kütlesi, Dünya ile aynı düzenin büyüklüğü) kıyasla çok yoğun ve çok küçük, beyaz cüceler esas olarak elektron dejenere maddeden oluşur.
Beyaz cüceler, çok sıcak sıcaklıklarını ve renklerini ve isimlerini veren beyaz parlaklığı açıklayan bir yıldızın içiydi. Şimdiye kadar keşfedilen çok fazla beyaz cüceler yok, şimdiye kadar bilim adamları Dünya’nın 18 ışıkyılı içinde sadece altı beyaz cüceyi keşfetti. Bu nedenle, gökbilimciler 1967 yılına kadar beyaz cücelerle bir ikili sistem bulmak için mücadele ettiler.
Beyaz Cücelerden Yerçekimi Dalgaları
“İkili sistem”, kütleçekimsel olarak birbirine bağlı iki gök cismi tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Newton benzeri bir kuvvetle hareket ettirildiğinde, bir nesnenin konik bir yörüngede hareket edeceği bilinmektedir. Bu nedenle, bir ikili sistemin her bir kısmı diğerinin etrafında dönecektir, yörünge frekansı bileşenlerin kütleleri ve kompaktlığı tarafından belirlenir. Dönme süresi bir saatten az olduğunda, yıldızlar birbirine çok yakındır, hiçbiri Güneş gibi sıradan bir yıldız olamaz – genellikle bileşenler beyaz cücelerdir.
Uzun yıllar boyunca, araştırmalar beyaz cücelerden oluşan bir ikili sistem olması gerektiğini tahmin ediyor. Einstein’ın genel görelilik teorisi kullanılarak yapılan hesaplamalar, böyle bir sistemin sürekli olarak yerçekimi dalgaları şeklinde önemli miktarda enerji yayacağını göstermektedir. Bilim (şu anda) beyaz cücelerin ikili hareketinden gelen dalgalanmaları ölçecek kadar duyarlı cihazlara sahip olmamasına rağmen, böyle bir sistem spektroskopik çalışmalara (elektromanyetik radyasyon algılamaya dayanan çalışmalar) dayanarak keşfedilmiştir.
Gökbilimciler son zamanlarda yerçekimi dalgalarının kaynağı olarak daha fazla incelenebilecek bir beyaz cüceler sistemi keşfettiler. Sisteme J2322 + 0509 denir.
Beyaz cücelerden yerçekimi dalgaları
Bir sanatçının ilk onaylanmış çift helyum çekirdekli beyaz cüce yerçekimi kaynağını görselleştirmesi.
Daha ikili beyaz cüce yıldızların keşfini daha da kolaylaştırmak için, bilim adamları LIGO’dan (inanılmaz derecede hassas bir cihaz ve dedektör olduğu bilinen) bile daha hassas bir gözlemevine ihtiyaç duyacaklardı. Gökbilimciler yerçekimi dalgaları tespitinin bu zor-nokta sistemleri bulmanın doğru yolu olduğunu bildikleri için, bazı projeleri zaten buna odaklanıyor.
Bu durumda, tespit edilen yerçekimi dalgaları, iki kara deliğin çarpışması için olduğu gibi, bir kerelik bir fenomenin sonucu değildir. İkili bir sistem, onu oluşturan iki gök cismi birleşene kadar enerji kaybeder, bu da on milyon yıl anlamına gelebilir. Dolayısıyla bu radyasyon emisyonu, iki beyaz cücenin göreceli hareketini sürekli olarak etkileyecektir: sistemin enerjisi azaldıkça yörüngeler yavaş yavaş bozulur.
Beyaz cücelerin ikili kütleçekimi dalgalarını kullanarak tespiti başka bir büyük avantaj sağlar: bilinen bu sistemlerin sayısı ile tahmin edilen ikili sistemlerin sayısı arasındaki garip bir tutarsızlığı çözecektir. Yıldızların evrimi üzerine yapılan çalışmalar, yalnızca galaksimizde 250 milyondan fazla ikili olabileceğini gösteriyor. Önümüzdeki iki veya otuz yıl içinde hazır oldukları söylenen doğru dedektörlerle, gökbilimciler bunların binlerceını tespit edip yerelleştirebilirler.
Yavaş ama istikrarlı bir şekilde, evrensel bulmacanın tüm başıboş ve bilinmeyen parçaları bir araya gelir ve bu ilerlemenin çoğu yerçekimi dalgalarının keşfi sayesinde olur.
