LIGO kütleçekimsel dalgaları nasıl keşfetti

Albert Einstein'ın uzay-zaman düzleminde kozmik çarpışmalar neticesinde ortaya çıkan kütleçekimsel dalgaların varlığını tahmin etmesinden yüz yılı aşkın süre sonra, bugün LIGO bu dalgaların varlığını büyük dedektörler kullanarak inanılmaz bir doğruluk oranıyla tespit etti. Uluslararası LIGO çalışma grubundan astrofizikçi Gabriela González, Nobel ödülüne layık görülen bu inanılmaz keşfi nasıl yaptıklarını ve bunun evrene bakış açımızı nasıl değiştirebileceğinden bahsediyor.

100 seneden biraz daha uzun zaman önce,

1915'te,

Einstein, Genel Görelilik
kuramını yayımladı.

İsmi biraz garip gelebilir

ama kısaca kütleçekimsel dalgaları
açıklayan bir teori.

Bu teoriye göre cisimler, gezegenler
yani tüm kütleler birbirini çeker.

Newton'un ani güç
kavramından ötürü değil de

bizler, sizler, her şey,
hepimiz, tüm gezegenler,

zaman ve mekanda birbirlerine
ince bir iple bağlı oldukları için.

Yaşadığımız zaman ve mekan uzantısında
hepimiz birbirimize bağlıyız.

Şey gibi düşünebilirsiniz,
mesela kanepeye uzanıyoruz

ve kanepenin şeklini değiştiriyoruz.

Kütleler de hareket ediyor

ama dediğim gibi
Newton'un kanunlarından dolayı değil.

Bu kütleler zaman ve mekanda
birbirlerini görerek

ve küçük kıvrımlardan geçerek

tıpkı kanepeye uzananan birisinin
kanepede bırakması gibi

küçük kıvrımlar bırakırlar.

(Kahkaha)

Bir sene sonra, 1916'da,

Einstein genel görelilik teorisinden

kütleçekimsel dalgaların
var olduğunu çıkardı

ve bu dalgalar, kütleler
hareket edince ortaya çıkıyordu.

Mesela iki yıldız birbirleri
etrafında dönerken

sistemin enerjisini taşıyan
bükümler oluşturur

ve bu yıldızlar zamanla
birbirlerine yaklaşırlar.

Ancak bunların yanı sıra,

bu bahsettiğimiz etkileşimler
o kadar küçükler ki

asla onları ölçemeyeceğiz.

Birçok ülkeden bilim insanları
kafa kafaya verip

on yıllar süren çalışmaların neticesinde

çok yakın bir tarihte, 2015'te,

kütleçekimsel dalgaları
ilk kez nasıl keşfedebildik

onu anlatmak istiyorum sizlere.

Aslında bu çok uzun bir hikaye.

1.3 milyar yıl önce başladı bu hikaye.

Anlayacağınız çok çok zaman önce,

çok çok uzak bir galakside
başladı tüm bunlar.

(Gülüşmeler)

Vakti zamanında birbiri etrafında
dönen iki kara delik vardı,

benim tabirimle "tango yapıyorlardı."

Başlarda yavaşlardı

ama kütleçekimsel
dalgaları yaydıkları için

zamanla birbirlerine yaklaşmaya
ve hızlanmaya başladılar

ta ki neredeyse ışık
hızıyla dönmeye başlayıp

nihayetinde birleşip
tek bir kara delik olana kadar.

Kütleleri güneşinkinden
60 kat daha büyüktü

ama 360 kilometrelik
bir alanda sıkışıp kalmıştı.

Büyüklüğü oturduğum
Louisiana eyaleti kadar.

Bu inanılmaz etkileşim

evrenin her köşesine
yığınla bilgi gönderen

kütleçekimsel dalgaları oluşturdu.

Bu kütleçekimsel dalgaları çözebilmek
epey bir vaktimizi aldı

çünkü biz bunları uzak mesafelerdeki
etkilerini tespit ederek ölçüyoruz.

Biz bunların koordinatlarını,
uzaklıklarını ölçmeye çalışıyoruz.

Bu kütleçekimsel dalgaları,
2015'te dünyadan geçtiğinde

mesafeleri büyük bir değişime uğrattı.

Gerek sizin kendi aranızdaki mesafe olsun

gerek sizle benim aramdaki
mesafe, boylarımız olsun...

Her birimiz azıcık uzadık veya kısaldık.

Tahminlere göre bu etki
orantılı miktardaydı

ama çok çok küçüktü.

Görüp görebileceğiniz
en küçük şeylerden bile küçüktü.

Mesela Dünya ile Güneş arasındaki mesafe

bir atomun çapı kadar değişti.

Peki bu nasıl ölçülebilir?

Bunu nasıl ölçebildik?

Elli sene önce,

Caltech ve MIT'den
birkaç ileri görüşlü fizikçi;

Kip Thorne, Ron Drever ve Rai Weiss

birbirinden kilometrelerce
uzağa yerleştirilmiş

aynaların arasındaki uzaklığı
ölçen lazerleri kullanarak

bu daha önce bahsettiğim mesafeleri
ölçebileceğimizi söylediler.

Yeni teknolojiler, yeni fikirler
üretmek için yıllar yıllar geçti;

bir dünya çalışma ve araştırma yapıldı

ve 20 sene sonra,

yani ortalama bir 30 yıl önce ABD'de

kütleçekimsel dalgaları ölçen
ve her birisi dört kilometre büyüklüğünde

iki dedektör iki de enterferometre
inşa edilmeye başlandı.

Birisi Livingston, Louisiana'da

harika bir ormanın ortasında

diğeri ise Hanford, Washington'da

ıssız bir çölün ortasında.

Bu enterferometrelerden
gönderdiğimiz lazerler

boşlukta dört kilometre yol alıp

aynalardan yansıyor ve geri dönüyorlar.

Biz de bir kanat ile diğer kanat
arasındaki mesafe farkını ölçüyoruz

ve bu dedektörler çok ama çok hassaslar.

Dünyadaki en pahalı oyuncaklar bunlar.

Peki neden bunu yaptık?

Ölçmeyi istediğimiz sinyaller

uzaydan gelen sinyaller olduğu için

ama aynalar, astrofiziksel hareketler olan

ve mutlaka detektörlerde
görünen kütleçekimsel dalgaları

bizim yaydığımız sinyallerden
ayırabilmemiz için sürekli hareket ediyor.

Ekim 2015'te

bu detektörlerin ikinci nesil
versiyonlarının kurulumunu

bitirdik bitirecektik

ama hala istediğimiz
o optimum hassasiyeti yakalayamamıştık.

İki sene geçti,

hala da yakalayamadık

ama olsun, veri toplamaya kararlıydık.

Bir şeyler görme gibi
bir beklentimiz yoktu

ama aylar boyunca
veri toplamaya kendimizi hazırlıyorduk

ve tabiat bizi şaşırttı.

14 Eylül 2015'te

dedektörlerimizin ikisiyle de

bir kütleçekimsel dalga tespit ettik.

Genliği ve frekansı bir döngü halinde

bir artıp bir azalan
bir sinyal tespit ettik

ve her iki dedektörde de
aynı bu şekildeydi.

Bunlar kütleçekimsel dalgalardı.

Tespit etmekle kalmadık,

bu dalgaların milyarlarca yıl önce

birleşen kara deliklerden
geldikleri sonucuna vardık

ve bu ---

(Alkış)

harika bir şeydi.

Başta gözlerimize inanamadık.

Böyle bir şeyle karşılaşmayı
o ana kadar beklemiyorduk.

Hepimiz için bir sürprizdi bu.

Bunun doğruluğunu
teyit etmek aylarımızı aldı

çünkü zerre hataya yer yoktu.

Dedektörler böyle şeyleri tespit edemez
diye diye içimiz içimizi yemişti

ama doğruydu.

Aynı senenin kasım ayında,
başka bir kütleçekimsel dalga tespit ettik

ama bu seferki ilkinden
biraz daha küçüktü.

İlk kütleçekimsel dalganın
dört kilometre içerisinde

dörtbininci prontonda bıraktığı mesafe

biraz daha farklıydı.

Evet doğru, ikinci dalga
biraz daha küçüktü

ancak bizim standartlarımızca
doğruluğu teyit edilebilir düzeydeydi.

Bu dalgalar ses dalgası değil de

uzay-zaman dalgaları olmasına rağmen

bunların sesini yükseltip dinlemek
ve konuşturmak çok hoşumuza gidiyor.

Buna biz "evrenin müziği" diyoruz.

Bu müziğin ilk iki notasını
sizlere de dinletmek istiyorum.

(Vızıltı)

(Vızıltı)

Bir tık daha kısa olan
ikincisindeki o son sert çıkış

birleşen iki kara deliğin
birleşme esnasında yaydığı

o olağanüstü enerjinin eseri.

Öyle bir enerji ki
sanki üç güneş bir araya gelip

o meşhur E = mc2 kuralıyla
enerjiye dönüşüyor.

Hatırlıyor musunuz?

Bu müziğe bayılıyoruz,

hatta o kadar seviyoruz ki
açıp dans bile ediyoruz.

Bir daha açacağım size.

(Vızıltı)

(Vızıltı)

Bu evrenin müziği.

(Alkış)

Şu sıralar insanlar sık sık soruyor:

"Bu kütleçekimsel dalgalar
ne işe yarıyor?"

Keşfettiniz işte.

Ee ne kaldı geriye?

Bu kütleçekimsel dalgalar ne işe yarıyor?

Borges'a zamanında

''Şiir ne işe yarıyor?'' diye sordular.

Devam ettiler.

Şafak neden doğar?

Neden sevip okşarız?

Kahvenin kokusu ne işe yarar?

Borge cevap verdi.

Yaşamak, hissetmek
ve haz için şiir yazarız

ve insanoğlunun evreni

ve nasıl işlediğini anlama çabası da

buna benziyor.

İnsanoğlu oldu olalı

bizler, sizler, hepimiz

ilk gökyüzüne baktığımızda

ve yıldızları gördüğümüzde şunu sorduk:

"Nedir bu yıldızlar?"

İşte biz insanları
insan yapan da bu merak güdüsü.

Bunu da bilimin maharetiyle yapıyoruz.

Bugün şunu rahatlıkla ifade edebiliriz ki

kütleçekimsel dalgaların bir amacı var

çünkü evreni keşif ederken
yeni bir kapı aralıyoruz.

Düne kadar elektromanyetik
dalgalar vasıtasıyla

yıldızların ışıklarını görebiliyorduk.

Her ne kadar kütleçekimsel
dalgalar gibi ışık yaymasalar da

bugün artık evrenin
sesini de duyabiliyoruz.

(Alkış)

Sağ olun.

(Alkış)

Peki bunlar gerçekten bir işe yarıyor mu?

Kütleçekimsel dalgalardan
yeni teknolojiler üretemez miyiz?

Yani evet, belki

ama bu muhtemelen epey bir vakit alacak.

Bunları tespit edebilmek için
bir teknoloji ürettik

ama bu dalgalardan istifade edebilmek için

nereden baksanız önümüzde
bir yüz yıl daha var.

Ancak bilimden bir teknoloji çıkartmak
baya bir zaman alıyor,

ama bunu yapma amacımız bu değil.

Tüm teknolojilerin doğduğu yer bilimdir

ama bizim yaptığımız bilim zevkine.

Peki o zaman yapacak ne kaldı?

Çok şey kaldı.

Çok ama çok şey, bu daha başlangıç.

Ürettiğimiz dedektörlerin
hassasiyetleri arttıkça

yapacak iş de artıyor.

Daha fazla kara delik
tespit etmekle kalmayacağız

bunların nerede, kaç tane
ve ne kadar büyük olduklarını gösteren

bir katalog da hazırlamamız gerekecek.

Ayrıca diğer cisimleri de görebileceğiz.

Kara deliğe dönüşen nötron
yıldızlarının füzyonlarından tutun da

yeni bir kara deliğin doğuşuna,

galaksimizin etrafında dönüp
sinosidual dalgalar oluşturan yıldızlardan

galaksizimizdeki süpernova patlamalara
kadar birçok şeyi görebileceğiz.

Bir dünya yeni şey keşfedeceğiz.

Gururla söyleyebiliriz ki

insanoğluna yeni bir hissi tattırdık.

Artık görmenin yanı sıra

duya da biliyoruz.

Bu astronomide adeta bir devrim.

Galileo'nun teleskobu icat etmesi

veya sinemalara sesin eklenmesi gibi.

Bu sadece bir başlangıç.

Daha önümüzde uzun
ama bir o kadar da eğlenceli

bir yolun olması bizi heyecanlandırıyor.

Birçok milletten ve ülkeden gelen
bilim insanlarından oluşturduğu

bu uluslararası camia olarak
omuz omuza çalışıyoruz.

Bu önümüzdeki yolu

yeri gelince aydınlatıp

yeri gelince de engelleri bir kenara itip

kol kola inşa ederek

evrene doğru yol almak istiyoruz.

Teşekkürler.

(Alkış)