Uzay-Zamanı Sürükleyen Yıldızlar…

ana makale resmi

Gökbilimciler Uzay-Zamanı Tam Anlamıyla Sürükleyen Bir Yıldız Yakaladılar.
Einstein’ın genel görelilik teorisinin öngörülerinden biri, herhangi bir dönen cismin etrafındaki uzay-zaman dokusunu kendine doğru çekmesidir. Bu olay, cismin çevresiyle olan bir sürüklenme olduğu için “çerçeve sürükleme” (frame-dragging) olarak bilinir. Günlük yaşamda, çerçeve sürükleme algılanamaz ve önemsizdir, çünkü etkisi gülünç olacak derecede küçüktür. Dünya’nın dönüşünün neden olduğu bu çerçeve sürüklenmeyi tespit etmek için Çekim Sondası B gibi uydular ve jiroskoplarla her 100 bin yılda bir dereceye eşdeğer açısal değişikliklerin saptanması gerekir.
Neyse ki Evren, fizikçilerin tahminlerini en ince ayrıntısına kadar gözlemleyebileceği doğal olarak oluşan birçok çekim laboratuvarı içeriyor.Araştırma, kanıtlarını, çok daha dikkat çekici ölçekte bir radyo teleskop ve baş döndürücü hızlarda birbirlerinin etrafında dönen kompakt eşsiz bir çift yıldızı kullanarak çerçeve sürüklemeyi ortaya çıkarabiliyoruz.
Çerçeve sürükleme bir örnek. (Mark Myers / OzGrav ARC Mükemmellik Merkezi)

Çerçeve sürüklemeye bir örnek.

Newton zamanında, bu yıldızların çarpık bir uzay-zamanda açıkça nasıl hareket ettikleri tespit edilseydi,  yörüngelerini açıklamak için Einstein’ın genel görelilik kuramını gerektireceği için gökbilimcileri çok şaşırtacaktı. Genel Görelilik, modern çekim teorisinin temelidir. Yıldızların, gezegenlerin ve uyduların kesin hareketlerini ve hatta zamanın akışını açıklar. Daha az bilinen bulgularından biri, dönen cisimlerin birlikte uzay-zamanı sürüklediğidir. Bir nesne ne kadar hızlı dönerse ve ne kadar büyük olursa sürükleme o kadar güçlü olur.

Bunun çok alakalı olduğu bir nesne türüne beyaz cüce denir. Bunlar, bir zamanlar Güneşimizin kütlesinin birkaç katı olan, ancak o zamandan beri hidrojen yakıtlarını tüketen ölü yıldızlardan kalan çekirdeklerdir. Geriye kalan şey Dünya’ya benzer büyüklüklerde olsa da ancak yüz binlerce kat daha ağırdır. Beyaz cüceler Dünya gibi 24 saatte bir değil, 2 dakika civarında bir tur attıklarından çok hızlı bir şekilde dönebilirler. Böyle beyaz bir cücenin neden olduğu çerçeve sürükleme, Dünya’nınkinden yaklaşık 100 milyon kat daha güçlü olacaktır. Her şey iyi ve güzel de, ama beyaz bir cüceye uçup etrafına uydu fırlatamıyoruz. Neyse ki, doğa gökbilimcilere karşı naziktir ve pulsar denilen yıldızların yörüngesinde onları gözlemlememize izin veren kendi yoluna sahiptir.

Yirmi yıl önce, CSIRO Parkes radyo teleskobu, beyaz bir cüce (Dünya’dan yaklaşık 300 bin kat daha ağır) ve dakikada 150 kez dönen bir radyo pulsardan (sadece bir şehir büyüklüğünde ancak 400 bin kat daha ağır) oluşan benzersiz bir çift yıldız keşfetti. Beyaz cücelerle karşılaştırıldığında, pulsarlar tamamen başka bir sınıfa girer. Geleneksel atomlardan değil, sıkıca bir araya getirilmiş nötronlardan oluşur ve onları inanılmaz derecede yoğun hale getirir.

Bu pulsar tarafından yayılan radyo dalgalarının, çakan bir “deniz feneri huzmesi” gibi dakikada 150 kez bakış açımızdan geçtiği anlamına gelir. Pulsarın yolunu, beyaz cücenin yörüngesinde olduğu gibi, nabız atışı teleskobumuza geldiğinde zamanlayarak ve ışık hızını bilerek haritalamak için kullanabiliriz. Bu yöntem, iki yıldızın 5 saatten kısa bir süre içinde birbirlerinin etrafında döndüğünü ortaya koydu. Resmi olarak PSR J1141-6545 olarak adlandırılan bu çift yıldız, ideal bir çekimsel laboratuvardır.

Einstein’ın çekim etkilerinin çokça olduğu bu sistemin yörüngesini haritalamak için 2001’den beri, yılda birkaç kez Parkes ile gözlem yapıldı. Yörüngelerin evrimini haritalamak sabır ister ölçümler gülünç denecek derece hassastır. PSR J1141-6545 birkaç yüz katrilyon km uzakta olmasına rağmen, pulsarın saniyede 2.5387230404 kez döndüğünü ve yörüngesinin uzayda yuvarlandığını biliyoruz. Bu, yörüngesinin düzleminin sabit olmadığı, bunun yerine yavaşça döndüğü anlamına gelir.

Bu sistem nasıl oluştu?

Yıldız çiftleri doğduğunda, büyük olan ilk önce ölür ve genellikle beyaz bir cüce yıldıza dönüşür. İkinci yıldız ölmeden önce, maddeyi beyaz cüce arkadaşına aktarır. Bu malzeme beyaz cüceye düştükçe bir disk oluşur ve on binlerce yıl boyunca birkaç dakikada bir dönecek kadar beyaz cüceye inanılmaz bir hız kazandırır.

Beyaz bir cücenin, refakatçisinden madde transferi ile bükülmüş halidir. (ARC Kütleçekim Dalgası Keşfi Mükemmeliyet Merkezi)

Beyaz bir Cüce yıldız, yoldaşından madde aktarılmasıyla hızlanır. 

Bunun gibi nadir durumlarda, ikinci yıldız bir süper nova olarak patlayabilir ve bir pulsar geride bırakabilir. Hızla dönen beyaz cüce onunla uzay-zaman sürükler, pulsarın yörünge düzlemi sürüklenirken eğilir. Bu eğim, pulsar yörüngesinin haritalanmasında gözlenen bir şeydir. Einstein, uzay ve zaman hakkındaki bulgularının çoğunun asla gözlenemeyeceğini düşünüyordu.

Son birkaç yıldır, kütle çekimsel dalgaların keşfi ve dünya çapında bir teleskop ağı ile bir kara delik gölgesinin görüntülenmesi de dahil olmak üzere astrofizikte olağanüstü bir devrim yaşandı. Bu keşifler milyar dolarlık tesislerde yapıldı. Yine de Parkes Teleskobu benzeri 50 yaşı civarı Yer-Kökenli pek çok teleskop hala iş görüyor.  Konuşma

Önceki İçerikKeşfedilen Görünmez Yıldızlar…
Sonraki İçerikYakındaki Gökadadan Nadir Bir Görüntü…