Nötron yıldızı ve genel görelilik testi

Eğer Einstein’ın teorisini test etmek istiyorsanız, gerçekten çok yoğun bir şey olmanız gerekir. İşte, J0348+0432 de böyle yoğun bir pulsar*. Tamı tamına, Güneş’in iki katı kütleye sahip, 20 km genişliğinde ve bu gök feneri, merkezindeki bir milyar tonluk ağırlığı sadece bir küp şekerlik hacme sığdırabiliyor! Bu durum yıldızın Dünya’nın 300 milyar katı kadar bir yüzey kütleçekimine sahip olmasını sağlıyor.

J0348’in bir de çıtkırıldım bir yardımcısı var: kendisinin 1/10’undan daha az kütleye sahip bir beyaz cüce. Bu beyaz cüce ve nötron yıldızı, birbirlerinin etrafında her 2.46 saatte bir dairesel bir yörüngede dönüyorlar, yani ışık hızına yakın bir hızda. İşte bu ikili, Einstein’ın teorisinin ekstrem koşullarda geçerliliğinin test edilebilmesi için güzel bir uzay laboratuarı işlevi görüyor. Bu testin gerçekleştirilebilmesi için belki de evrendeki en süper ikili değiller, fakat gözlemcilerin daha önce rastlamadığı kadar yüksek bir kütleçekim ortamı oluşturuyorlar.

Çekim kurallarının sıradan olduğu ortamlarda genel göreliliği test etmek çok da zor olmasa da, çekim kurallarının standartları aştığı, çok yoğun, büyük kütleli cisimler etrafında genel göreliliğin geçerli olup olmadığı hala pek de bilinmiyor. Bu yüzden, astronomlar, egzotik cisimler arıyorlar. Çünkü genel göreliliğin, kuantum mekaniğiyle pek iyi kaynaşamadığını biliyorlar, bu sebeple bir yerlerde bir çatlak olabileceğinden şüpheleniyorlar. Bu ikili de, çatlağı araştırabilecekleri bir imkan sağlıyor.

İki ölü yıldız birbirlerinin etrafında sonsuza kadar dönemezler. Yavaşça, birbirlerine doğru sarmal yaparak uzay-zaman dalgacıkları formunda, “kütleçekim dalgaları” olarak adlandırılan bir enerji yaymaya başlarlar. Genel görelilik, bu ikilinin yörüngesinin zaman içinde ne kadar bozulacağına dair bir tahminde bulunur. Fakat, eğer başka etkiler de iş başında ise, beklenmeyen dalgacıklar da oluşabilir.

Kütleçekim kuyusu: Genel görelilikte uzayın bükülmesini gösteren bir görsel, JPL, NASA

Pulsarın ve beyaz cücenin arasındaki büyük kütle farkını göz önünde bulundurunca, Einstein’in kütleçekimine dair yaptığı bu tahminin ihlal edilmesi beklenir, değil mi? Fakat, pulsarın gönderdiği sinyallerde, John Antoniadis ve ekibi (Manchester Üniversitesi ve Max Planck Radyoastronomi Enstitüsü) ekstra fiziğe dair hiçbir belirtiye rastlamadılar. İkilinin yörüngesi her yılda 8.6 mikrosaniye kadar çöküyor ki bu da daha önce yapılan tahminlerle uyuşuyor.

Fakat, J0348 gibi başka bir kütleçekim test sistemi daha var: ikili bir pulsar çifti olan J0737 ve 3039. J0737’nin yörünge periyodu J03482’den yalnızca birkaç dakika daha farklı (2 saat, 28 dakika)  yalnız, bu iki pulsar daha eliptik bir yörüngeye sahip ve J0737, pulsar – cüce çiftinin ortaya koymadığı görelilik etkilerini ortaya koyuyor.”Shapiro Etkisi” buna güzel bir örnek teşkil ediyor. Bu etki, büyük kütleli bir cisimden gelen sinyalin gecikme zamanı olarak tanımlanıyor ve fotonların, bu cismin uzay-zamanda yarattığı hendekten atlayamaması yüzünden oluşuyor. J0737’nin pulsarları eliptik bir yörüngede döndüğü için, aralarındaki mesafe sabit kalmıyor. Dönüş sırasındaki bu farklılıklar, ikili tarafından yaratılan kütleçekim kuyusunun** şekil ve derinliğinde de değişiklikler yaratıyor. Bu da gecikme zamanının yörünge boyunca farklılık göstermesine neden oluyor.

 

Kaynaklar

1- Camille Carlisle, SkyandTelescope.com
2- J. Antoniadis ve diğ., “A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Boundary”. Science, 26 Nisan 2013.
3- http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_well

Pulsar*: Kendi etrafında çok yüksek hızda dönerek elektromanyetik ışıma yapan, büyük bir manyetik alana sahip nötron yıldızı***.

Kütleçekim kuyusu**: Bir nesnenin uzayda oluşturduğu kütleçekim alanı için oluşturulan kavramsal model.

Nötron yıldızı***: Büyük kütleli bir yıldızın süpernova sonrası, çekirdeğinin kütleçekimsel çökmeye uğrayarak oluşturduğu yıldız kalıntısı. Neredeyse tamamı nötronlardan oluştuğu için bu tür yıldızlara “nötron yıldızı” adı verilir.

1 yorum

Yorum yap
  1. 1
    Ethem

    Einstein and Eddington filmi geldi aklıma,doğrusu bu teorinin henüz “teori” konumunda olması şaşırtıcı.Sürekli “çürütecek mi ?” veya “destekleyecek mi ?” tarzında gelen haberlerin sonu gelmedi.Bu teori çürütülse dahi bilim dünyasında en çok ses getiren teorilerden biri olmaya devam edicek gibi.Gerçekten çok ince ve büyük hesaplar gerektiren,Einstein gibi bir beynin arkasından çıktığını gösteriyor.Görelilik kavramının önümüzdeki yıllarda bilmin tepesinde olacağından şüphe yok.

+ Leave a Comment