Yerçekimi dalgaları, büyük nesnelerin hızlanması veya bozulmasıyla üretilen enerji taşıyan dalgalardır. İlk kez 2015 yılında doğrudan gözlemlenen bu dalgaların, birbirinin yörüngesinde bulunan iki kara deliğin (yani ikili kara deliklerin) birleşmeleri de dahil olmak üzere çeşitli kozmolojik olaylar sırasında üretildiği biliniyor.
Yerçekimi dalgalarını incelemek, Einstein’ın genel görelilik teorisinin tanımladığı temel kuvvet olan yerçekimi hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Genel görelilik, yerçekimini uzay-zamanın kütle ve enerji tarafından tetiklenen eğriliği olarak çerçeveler.
Geçmiş araştırmalar, kütleçekim etkilerinin özellikle belirgin olduğu durumlarda (yani ikili kara delik birleşmeleriyle ilişkili güçlü alan rejimlerinde) kütleçekimin doğrusal olmadığını gösterdi. Bu doğrusal olmayan dinamiklere daha fazla ışık tutmak, mevcut yerçekimi teorilerinin test edilmesine ve geliştirilmesine yardımcı olabilir.
California Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, geleneksel genel görelilik denklemleri yerine genellikle elektromanyetizmayı incelemek için kullanılan denklemler olan Maxwell denklemlerini kullanarak yerçekimini çerçeveleyen yeni simülasyonlar gerçekleştirdiler.
Makaleleri şu tarihte yayınlandı: Fiziksel İnceleme Mektuplarıikili kara delik birleşmelerinin ve diğer uzay-zaman çarpışmalarının yerçekimsel dinamiklerini incelemek için umut verici yeni bir yaklaşım sunuyor.
Makalenin kıdemli yazarı Elias R. Most, CEİD’a “Araştırmamız iki şeyden ilham aldı” dedi.
“Nötron yıldızları ve kara delikler gibi kompakt nesnelerin birleştirilmesine yönelik radyo geçişlerini tahmin etme bağlamında, kara deliklerin etrafındaki düzenli elektrik ve manyetik alanlar üzerinde kapsamlı çalışmalar yaptık, dinamiklerini simüle ettik ve nasıl davrandıklarına dair çok iyi bir anlayış elde ettik.
“Aynı zamanda, yerçekimi her zaman biraz gizemli olmuştur, en azından yaygın haliyle, özellikle manyetik alanlarda yaygın olduğu gibi, kolay görselleştirme yeteneğinden yoksundur.”
Most ve meslektaşlarının son çalışması, yerçekiminin, fizik teorisinin elektrik ve manyetik alanları tanımlama biçimine benzer şekillerde de ifade edilebileceği fikri üzerine inşa ediliyor.
Böylece araştırmacılar, güçlü alan rejimlerindeki yerçekimi dinamiklerini anlamak için Maxwell denklemleri adı verilen elektromanyetizmayı tanımlayan denklemleri kullanmaya başladılar. Umutları, radyo emisyonuna odaklanan daha önceki çalışmalarda elde ettikleri anlayış düzeyine ulaşmaktı.
Most, “Çalıştırdığımız simülasyonlar, Einstein’ın genel görelilik denklemlerini bilgisayarda görselleştirmek için kullanılan ortak bir metodolojiye dayanıyor” diye açıkladı.
“Bu simülasyonlar doğası gereği zorlayıcıdır ve topluluk tarafından son 50 yılda geliştirilmiştir. Ortaya koyduğumuz ana yenilik, bu simülasyonları elektrodinamiğe benzer şekillerde tamamen yeniden yorumlayabilme yeteneğiydi. Yani, türettiğimiz ve simülasyonları yeniden yorumladığımız ifadeleri kullanıyoruz.”
Önerilen metodolojiyi kullanarak araştırmacılar, mevcut simülasyon verilerine dayanarak yerçekimi ile ilişkili elektrik ve manyetik alanı hesaplayabildiler. İlginç bir şekilde simülasyonları, genel görelilik teorisinin aslında elektromanyetizmayı tanımlayan denklemler kullanılarak çalışılabileceğini gösterdi.
Most, “Çalışmamız bize parçacık yörüngelerini ve kavisli uzayı nasıl yeniden yorumlayacağımızı zaten öğretti” dedi. “Aynı zamanda (güçlü yerçekiminin hakim olduğu) doğrusal olmamanın başlangıcını açıklığa kavuşturmada da çok yardımcı oldu.”
Gelecekte Most ve meslektaşları tarafından yapılan son çalışma, genel görelilik teorisinin veya doğrusal olmayan kütleçekim dinamiklerinin belirli yönlerini test etmeyi amaçlayan araştırmalar için yeni olanaklar açabilir. Sonraki çalışmalarında araştırmacılar, yerçekimi dalgalarının türbülansa benzer yönlerini keşfetmek için simülasyonlarını geliştirmeyi planlıyorlar.
Most, “Aslında yerçekimsel dalgalar normal ışık ışınlarından farklıdır” diye açıkladı.
“Birbirlerinin içinden geçtiklerinde (belirli koşullar altında) etkileşime girebilirler. Bu etkileşim atmosferdeki türbülansa benzeyebilir, ancak matematiksel olarak açıklamak zordur. Öte yandan, bazı elektrodinamik rejimler için bu iyi bilinen ve üzerinde çalışılan bir olgudur.
“Yukarıdaki yaklaşımımızı kullanarak, normal manyetik alanlarla türbülansı destekleyen aynı matematiksel formülasyonların aynı zamanda yerçekimsel dalgalar için de geçerli olduğunu gösterebildik ki bu hiç de önemsiz olmayan bir fikir. Önümüzdeki aylarda, yerçekimsel dalganın doğrusal olmama durumunu daha fazla araştırmayı planlıyoruz.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından sizin için yazılan, Sadie Harley tarafından düzenlenen ve Robert Egan tarafından doğrulukları kontrol edilen ve gözden geçirilen bu makale, insanların dikkatli çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse lütfen bağış yapmayı düşünün (özellikle aylık). Bir alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesaplayın.
