Yakın zamanda, LIGO Gözlemevi ile, her biri Güneş'in yaklaşık olarak 30 katı kütleye sahip iki karadeliğin birleşmesi sonucu ortaya çıkan çekimsel dalgaların algılanması, bu konuyu oldukça güncel hale getirdi. Çekim dalagalarının geniş bir frekans aralığında olması nedeniyle, algılanmaları için farklı farklı teknolojik araçlar gerekli. Bu konuda Çekimsel Dalgalar İçin Kuzey Amerikalı Nanohertz Gözlemevi (NANOGrav) ile yapılan yeni bir çalışma, şu anda yeryüzünde kullanılan radyoteleskoplarla düşük frekanslı çekim dalgalarının da algılanabileceğini göstermiştir.
Bunun için yapılan yaklaşım oldukça ilginç. Gökyüzünde neredeyse her doğrultuda atarca bulunabilir. Çalışmanın duyurulduğu makalenin başyazarı Stephen Taylor, "Tüm gökyüzüne dağılmış yeterince çok sayıda atarcayı gözleyebilirsek, bu sinyal algılanabilir. Bunun için, gözlenen atarcaların hepsinde aynı sinyal biçimini görmek gerekir." demektedir. Bu çalışmaya katılan NASA Jet İtme Laboratuvarı ve Pasadena'daki California Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar bu konuda en iyi sonucu alabilecekleri yöntemi araştırmakla meşguller.
LIGO ile yeryüzünde kurulu algılayıcılar kullanarak çekim dalgaları algılanabilirken, geçen yazımızda söz ettiğimiz eLISA ile Güneş Sistemi içinde algılama yapılabilecek. NANOGrav ile ise, çok daha büyük ve şiddetli karadelik birleşmelerinin algılanabileceği öngörülüyor. NANOGrav ile algılanabilecek olan nanohertz frekansındaki çekim dalgaları, Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı'na göre, her biri milyon ya da milyar tane Güneş kütlesinde olan ve birbiri etrafında dönmekte olan iki aşırı kütleli karadeliğin birleşmesi sonucu oluşabilir. Bu kadar büyük karadelikler, ancak çarpışmakta olan gökadaların merkezlerinde bulunmaktadır ve birleşme sonunda da muazzam büyüklükte yeni tek bir karadeliğin oluşacağı öngörülmektedir.
Bu karadelikler birbiri etrafında dönerken, örümceğin ağındaki titreşimler gibi uzay-zamanda tedirginlik oluştururlar. Bu sinyaller Dünya'ya ulaştığında, gezegenimizi çok az miktarda iter ve bu nedenle Dünya uzak atarcaya göre çok az bir miktar kayar. Böylece bu atarcanın atması bir miktar gecikir ya da önce gözlenir. Birleşen gökada çekirdekleri evrende oldukça yaygındır ve atarcalar yardımıyla bunlar üzerine çalışmalar yapabilmek mümkün olacaktır.
Bu dev karadelikler birbirlerine çok yaklaştıklarında oluşan çekim dalgaları, atarcalar yardımıyla belirlenebilmek için çok küçüktür. Bu sinyaller, ancak geçen hafta anlattığımız eLISA yardımıyla gözlenebilir.
Aşırı kütleli karadelik çiftlerine ilişkin kanıtların bulunması, gökbilimcilerin uzun zamandır üzerinde çalıştıkları bir konudur. Gökada merkezlerinde çok sayıda yıldızın yanında, çok küçük boyutlu (Güneş Sistemi ölçüleri mertebesinde) ancak dev kütleli karadelikler bulunur. Gökada merkezleri doğrultusunda çok yoğun gaz ve toz olduğundan, bunlarla ilgili optik gözlemler neredeyse olanaksızdır. Optik gözlemler yerine, radyogökbilimciler bu çiftlerden sinyal elde etmeye çalışmaktadırlar. 2007 yılında NANOGrav, en hızlı dönen atarcaları gözleyerek çekim dalgalarıyla oluşan kaymayı belirlemeyi denemeye başlamıştır.
Milisaniye atarcalarından, yani saniyede yüzlerce kez dönen atarcalardan alınan radyo sinyalleri, NANOGrav aletleri ile saniyenin onmilyonda biri duyarlılıkta ölçülebilmektedir. Böylelikle Dünya'nın çok küçük kaymalarını ölçmek mümkün olabilir.
Bu işlem için tek bir atarcanın gözlemleri yeterli değildir. Bir örümceğin ağının merkezinde oturan bir örümcek gibi, Dünya'nın da ortaya yakın bir noktada bulunduğu bir atarca ağı kullanmak gerekir. Böylece, tüm atarcaların farklı zamanlarda, ışık hızına bağlı olarak aynı kayma miktarını göstereceği zamana yayılmış bir gözlem gerekir.
Bunun yapılabilmesi için, birden fazla sayıda ve yeryüzünün farklı yerlerine kurulmuş olan radyoteleskoplara gereksinim vardır. NANOGrav ile şu anda 54 atarca sürekli gözlenmektedir. Bunların bazıları yalnızca güney yarımküreden gözlenebildiklerinden, tüm gökyüzünü içeren gözlemler için Avrupa ve Avustralya'daki araştırmacıların bu çalışmaya kendi radyoteleskoplarını katmaları için çalışma yapılmaktadır.
Bu yaklaşımın verimliliği, yakın bir zamanda Avustralyalı atarca araştırmacılarının, çok duyarlı ölçüm yapmış olmalarına karşın sinyal belirleyemediklerini açıklamaları sonucu sorgulanmaya başlandı. Bu sonuçları inceleyen NANOGrav ekibi, bu sonucun sürpriz olmadığını, böyle bir sonuç elde edilmiş olmasının az sayıda atarcanın gözlenmiş olması ve bu konudaki modellerin çok iyimser yaklaşımla yapılmış olması nedeniyle olduğunu açıkladı.
NANOGrav ekibi bu konuda kötümser olmadıklarını, önümüzdeki on yıl içinde düşük frekanslı bir çekim dalgasını açık olarak belirlemeyi umduklarını belirtiyor.
NANOGrav, ABD ve Kanada'daki bir düzineden fazla kurumdan 60'tan fazla biliminsanının ortak bir çalışması. 2015 yılında 14,5 milyon dolar bütçe verilen proje, Batı Virginia'daki radyoteleskop ve Puerto Rico'daki büyük Arecibo radyoteleskobunu kullanıyor.
Kaynaklar: www.nasa.gov, www.nanograv.org
