Einstein’ın kütleçekim dalgaları Newton’un gelgitleriyle karşılaştığında

Newton’un yerçekimi teorisi yüzyıllardır gelgitleri doğru bir şekilde tanımlamıştır. Fakat bunlarda Einstein’ın genel göreliliğinin küçücük bir izi de gizlenmiş olabilir mi? Yeni bir çalışmada, Berlin Freie Üniversitesi’nden bir matematikçi, bu nitelikteki etkileri araştırmak için hedefe yönelik bir yaklaşımın nasıl kullanılabileceğini özetledi.

“Ay Gelgit Modellemesinde Çerçeve Dejenerasyonu ve Sinüs-Dördülleme Kalıntıları” başlıklı makale yakın zamanda yayımlandı. Astrofizik Dergisi.

Ay ve güneş okyanusları ve katı Dünya’yı çeker ve her ikisi de tepki olarak deforme olur. Bu hareketler yüksek hassasiyetli cihazlarla kaydedilebilir ve Newton yerçekimi ile çok doğru bir şekilde hesaplanabilir. Bununla birlikte, kütle ve enerjinin uzay-zamanı değiştirdiğini ve uzay-zamandaki değişikliklerin yerçekimi dalgaları olarak hareket edebildiğini öne süren Einstein’ın genel görelilik teorisi, yerçekiminin daha kapsamlı bir tanımını sağlar.

Yeni çalışma bu iki bakış açısını tek bir matematiksel modelde bir araya getiriyor. Ay gelgitlerinin klasik modelini, yerçekimsel dalgaların uzay-zamanı deforme etmesinin karakteristik yollarından biri olan yerçekimsel dalganın çapraz polarizasyonuna dayanan ek bir terimle genişletir.

Berlin Freie Üniversitesi Matematik ve Bilgisayar Bilimleri Bölümü’nden matematikçi ve çalışmanın yazarı Muhittin Eser, “Yeni bir kütleçekim etkisi keşfettiğimizi iddia etmiyoruz. Gösterdiğimiz şey, bunun hedefli bir şekilde nasıl aranabileceğidir” diyor. “Dünya-ay sistemi bu açıdan özellikle ilginç çünkü gelgit etkilerini zaten çok hassas bir şekilde tanımlayıp ölçebiliyoruz.”

Zorluklardan biri olası ek sinyalleri bilinen belirsizliklerden ayırmaktır. Tahmin edilen gelgit sinyallerinden sapmalar, referans çerçevesinin seçiminden, Dünya ve Ay’ın konumlarının hesaplanmasındaki belirsizliklerden veya sistematik ölçüm hatalarından kaynaklanabilir. Bu nedenle çalışma, kalan sinyalin olası bir ek fiziksel etki olarak incelenebilmesinden önce hangi etkilerin kontrol edilmesi gerektiğini gösteriyor.

Gelecekteki hassas ölçümler için bir temel

Çalışma, klasik tanımdan çok küçük sapmalar için gelecekteki araştırmalara niceliksel bir temel sunuyor. Bu tür aramalar, yüksek hassasiyetli yerçekimi ve gelgit ölçümlerinden, jeodezik gözlemlerden ve aydaki lazer mesafe ölçümlerinden faydalanabilir. Ay lazer mesafe ölçümünde, Dünya-ay mesafesini çok hassas bir şekilde ölçmek için aydaki reflektörlere lazer darbeleri gönderilir.

Eser, “Isaac Newton gelgitleri son derece iyi açıklıyor. Albert Einstein bize yerçekiminin de dinamik olduğunu ve uzay-zamandaki değişikliklerin dalgalar halinde yayılabileceğini gösteriyor” diyor. “Çalışmamız her iki perspektifi bir araya getiriyor ve yüksek hassasiyetli ölçümlerde bunun hangi izlerinin bulunabileceğini soruyor.”

Bu, genel göreliliği test etmenin yeni bir yolunu açabilir. Şimdiye kadar kütleçekim dalgaları çoğunlukla kara deliklerin veya nötron yıldızlarının birleşmesi gibi büyük kozmik olaylar aracılığıyla incelenmiştir. Yeni yöntem bunun yerine yakın astronomik çevremizdeki olası küçük izleri arıyor.