Albert Einstein’ın 1915’te ortaya attığı genel görelilik teorisine göre büyük kütleler “uzay-zaman” adı verilen “doku”yu ağırlıklarıyla bükerler. Bu bükülme sonucu olarak da bizim “kütle çekimi” olarak adlandırdığımız etki ortaya çıkar. Kütle çekimi, evrende en hızlı şey olan ışığın bile bükülmesine, bize daha uzun yoldan ulaşmasına neden olur.
Bu teori, 1919 yılında İngiliz gökbilimci Arthur Eddington tarafından kanıtlandı. Gerçekten de bizim güneşimiz dahil uzaydaki dev kütleler, ışığın bile yön değiştirmesine neden oluyordu.
Bu teorinin ve onun kanıtlanmasının doğal teorik sonucu, evrende bazı çok büyük kütlelerin bir araya gelmesi halinde, bunun içindeki ışığın bile dışarıya kaçamayacağı büyüklükte bir kütle çekiminin oluşmasıydı.
Bu çeşit fenomenlere “kara delik” adı verildi. Uzun süre teorik birer varlık, hatta belki de uzak bir olasılık olan “kara delik”lerin varlığı nihayet kanıtlandı. Evren kara delik doluydu, bugünkü bilgilerimiz ışığında bakıldığında evrendeki yüzlerce trilyon galaksinin her birinin merkezinde dev birer kara delik vardı ve galaksiler bu kara deliklerin muazzam kütlelerinin ekseninde dönüyordu.
Ama bütün kara delikler galaksilerin merkezinde yer almıyor, kendi başına uzayda duran dev kütleli kara delikler de var.
Kütleler bir de dalga yaratıyor
Einstein’ın teorisinin bir başka uzantısı, evrendeki büyük kütlelerin “uzay-zaman”ı bükerken aynı zamanda bu uzay-zaman “doku”su üzerinde aynen bir göle taş attığınızda olan gibi “kütle çekim dalgaları” yaratacağıydı. Einstein bu olasılığı kabul etmiş ama bu dalgaların çok küçük olacağından hareketle “Ölçmek ve kanıtlamak imkansız olacak” demişti.
LIGO, bir L harfi şeklinde ki yana uzanan kolları olan bir beton tünel. Bu tünelin içinde bir lazer ışığı sürekli gidip geliyor, bir bilgisayar da ışığın gidiş geliş süresini sürekli hesaplıyor. Kütle çekim dalgası geçerken bu süreyi uzatıp kısaltabiliyor, çünkü “uzay-zaman dokusu”nu esnetiyor. İşte bu farkı ölçüyor LIGO gözlemcisi.
Bilim Einstein’ı dinlemedi, onyıllar boyunca kütle çekim dalgalarını ölçmenin bir yolunu aradı ve nihayet 2015 yılında bu yol bulundu. Amerika’da devreye giren LIGO adlı bir ikiz gözlemci, atomların içindeki mesafenin 10 binde biri hassaslıkta mesafe değişimlerini ölçmeyi başardı. Kısa süre sonra biri ABD’nin Doğu diğeri Batı kıyısında yer alan iki LIGO gözlemcisine İtalya’daki VIRGO ve sonra da Japonya’daki KAGRA eklendi. Böylece dört kütle çekim gözlemcisi, çok daha kesin hesaplar yapabilir hale geldi.
Daha ilk gün saptamıştı
Ama LIGO Amerika’da daha devreye girdiği ilk gün dev bir kütle çekim dalgası saptadı bile. Bu iki kara deliğin birbiriyle çarpışıp birleştiği andı. Nitekim ondan sonra LIGO neredeyse her hafta ikiden fazla böyle dev çarpışmalar saptamaya başladı. Kara delikler ve evrende yaşanan bu muazzam enerji olayları hiç de nadir şeyler değildi, sık sık yaşanıyordu.
Şimdi son olarak bu üç ülkedeki dört gözlemci, bizden 10 milyar ışık yılı ötede biri bizim güneşimizin 140 katı, diğeri ise 100 katı büyüklükte hesaplanan iki kara deliğin çarpışmasını saptadı. Aslında bir süredir bu çarpışma bekleniyordu. Kara deliklerden biri, büyük olanı, kendi ekseni etrafında ışık hızına yakın bir hızda dönüyordu. Bu kara delik etrafındaki uzay zamanı çok büyük bir etkiyle büküyordu.
‘Uzay-zaman’ bir soyut kavram. Gözde canlandırmanın en kolay yolu onu çok gergin bir çarşaf gibi düşünmek. Büyük kütleler bu çarşafta çöküntülere neden oluyor. Çöküntüler de dalgalanmalar yaratıyor. Yukarıdaki temsili resim o dalgalanmalarını gösteriyor.
Kara deliklerden artan enerji
İki kara delik birleştiğinde ortaya 240 güneş kütlesi büyüklükte yeni bir kara delik çıkmadı. Hayır, ortaya çıkan kara delik 225 güneş kütlesi büyüklükte.
Peki eksilen 15 güneş kütlesi ne oldu? İşte o büyüklükte enerji kütle çekim dalgaları olarak evrene yayıldı, bize kadar geldi.
Kara deliklerin içinden hiçbir şeyin dışarı kaçamayacağı düşünülüyor ama işte gördünüz hiç de azımsanmayacak bir büyüklük, kütle olarak değilse de enerji olarak dışarı çıktı. bu da bildiğimiz fizik kanunlarını yeniden düşünmeyi, bazı bölümlerini esnekleştirmeyi gerektiriyor.
Bu son çarpışma bilim dünyasına bir başka büyük soruyu daha sordurdu: Bu denli büyük kara delik nasıl oluşabilir? Bizim elimizde yıldızların oluşumuyla ilgili teorilerimiz güneşin 140 karı büyüklükte kara deliklerin kendiliğinden oluşmasına izin vermiyor. Bir iddia, bu dev kara deliklerin zaten uzun zamandan beri etraflarındaki her şeyi yutarak bu kadar büyük hale geldikleri.
Her şart altında fizik bilimi ve evrenbilimi açısından son derece heyecan verici büyük bir gözlem bu.
