Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi şimdiye kadarki en zorlu sınavı geçti: Zaman genişlemesi ve diğer 6 madde kanıtlandı

Albert Einstein'ın 1916 yılında  yayınladığı genel görelilik teorisi, insanlık fizik ve evren anlayışında devrim yarattı. Söz konusu teori, yerçekimini uzay-zamanın esnekliğinin bir sonucu olarak açıklıyor. Buna göre, devasa nesneler uzay-zamanı bükerek, etrafında diğer cisimlerin yörüngesinde döndüğü çöküntüler oluşturuyor.

SON 105 YIL BOYUNCA SÜREKLİ TEST EDİLDİ

Diğer taraftan bilim insanları, genel görelilik teorisini son 105 yılda tekrar tekrar teste tabi tuttu ve yetersiz kaldığı koşulları bulmaya çalıştı. Ancak henüz bir tane bile bulamadılar. 

ÇALIŞMA 16 YIL SÜRDÜ

Physical Review X adlı bilimsel dergide yayımlanan yeni çalışmada, araştırmacılar genel göreliliğe karşı şimdiye kadar yapılmış en iddialı meydan okumalardan birinin sonuçlarını açıkladı. Araştırma kapsamında, 2003'ten 2019'a kadar dünya çapında yedi farklı radyo teleskopu tarafından yapılan bir çift pulsar sisteminin gözlemleri analiz edildi.

PULSARLARIN OLUŞUMU HAKKINDA

Pulsarlar, manyetik kutuplarından güçlü radyasyon ışınları ve parçacıklar yayan nötron yıldızlarına deniliyor. Bir nötron yıldızı, süpernova patlaması sonucu parçalanan bir yıldızın merkezinin kendi üzerine çökmesiyle oluşuyor. Bununla birlikte, nötron yıldızları çok yoğun kütleli, çok küçük çaplı, yüksek manyetik alana sahip ve kendi çevresinde muazzam hızlarda dönen gök cisimlerinden oluşuyor. Yani, Güneş gibi yıldızlar, hiçbir zaman bir nötron yıldızı oluşturamıyor. 

Güneş tipi yıldızlar ise yakıtları tükendikten sonra beyaz cücelere dönüşüyor. Sadece büyük kütleli yıldızlar (Güneş’ten en az 8 kat daha fazla kütleye sahip yıldızlar) supernova patlaması sonucu kendi üstüne çökerek nötron yıldızı oluşturabiliyor. Güneş’ten en az 25 kat daha büyük kütleli yıldızlarsa aynı zincirleme olayları yaşadıktan sonra kara delik haline geliyorlar.

Diğer taraftan pulsarlar etrafına sürekli ışın yayıyor. Ancak pulsarlar döndüğü için bu ışınlar  nabız atışı gibi görünüyor. Bu nedenle “pulsar” terimi, İngilizce’de "kalbin atması" anlamına gelen "pulsate" kelimesinden türetildi.

Araştırma ekibinin araştırdığı pulsar çifti, Dünya'dan yaklaşık 2 bin 400 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Pulsarlardan biri saniyede 44 kez dönerken, diğeri her 2,8 saniyede bir dönüşü tamamlıyor. Çalışmanın yazarları, iki nesnenin her 147 dakikada bir ortak bir kütle merkezi etrafında döndüğünü ve her birinin uzayda yaklaşık 1 milyon km/saat hızla hareket ettiğini söyledi.

YEDİ MADDE DOĞRULANDI

Avustralya'nın ulusal bilim ajansı olan Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Örgütü'nden (CSIRO) çalışmanın ortak yazarı Dick Manchester "İncelediğimiz gök cisimleri Güneş’ten yaklaşık yüzde 30 daha büyükler, ancak yalnızca 24 kilometre çapındalar. Bu kadar  kompakt nesnelerin hızlı yörüngesel hareketi, genel görelilik teorisinin birçok farklı tahminini test etmemize izin veriyor. Yedi tanesi test ettik"  dedi.

EŞİ GÖRÜLMEMİŞ DÜZEYDE KESİNLİK SAĞLADI

Öte yandan, gözlemlerin sonuçları Einstein’in teorisi ile eşleşti. Çalışmanın yazarları, çalışmanın genel bir görelilik testi için eşi görülmemiş düzeyde kesinlik sağladığını söyledi.

Manchester, "Yerçekimi dalgaları ve ışık yayılımının yanı sıra, hassasiyetimiz, yerçekimi alanlarında saatlerin daha yavaş çalışmasını sağlayan 'zaman genişlemesinin' etkisini de ölçmemize izin veriyor. 

Hızlı dönen pulsar tarafından yayılan elektromanyetik radyasyonun yörünge hareketi üzerindeki etkisini düşünürken Einstein'ın ünlü E = mc^2 denklemini bile hesaba katmamız gerekiyor. Çalışma, test edilen tahminlerin yedisinin de doğrulandığını buldu. Dolayısıyla genel görelilik yenilmezliğini koruyor” diye konuştu.

Ancak bu durum, araştırmacıların genel görelilik teorisinde çatlak bulmaya çalışmaktan vazgeçmeleri gerektiği anlamına gelmiyor.

Çalışmanın ortak yazarı Dr Robert Ferdman,  "Genel görelilik, kuantum mekaniği tarafından tanımlanan diğer temel kuvvetlerle uyumlu değildir.

Bu nedenle, mümkün olduğunca genel görelilik üzerine en katı testleri uygulamaya devam etmek, teorinin nasıl ve ne zaman bozulacağını  keşfetmek önemlidir.

Genel görelilikten herhangi bir sapma bulmak, evrene ilişkin mevcut teorik anlayışımızın ötesinde yeni fizik üzerine bir pencere açacak büyük bir keşif teşkil edecektir. Ve bize sonunda doğanın temel güçlerinin birleşik bir teorisini keşfetmemize yardımcı olabilir” değerlendirmesinde bulundu.