Okuma süresi: 3 dakika

İlk kez 1915 yılında yayımlanan ve bugüne dek birçok kez doğruluğu astronomik gözlemlerle kanıtlanan Görelilik Teorisi, galaktik ölçekteki ilk büyük testinden de başarıyla çıktı. Teori, çekim kuvvetinin uzay-zamanın temelinde yatan kozmik geometride nasıl oluştuğunu ve gök cisimleri üzerindeki etkisini anlatıyor. Einstein’ın yoğun kütleli gök cisimleri üzerinde belirgin etkisi olduğunu belirttiği çekim kuvveti, yıldızların arasındaki mesafeden, gezegenlerin onların etrafında nasıl dizildiğine kadar kozmik düzeni belirleyen faktör olarak beliriyor.

Bilim dünyasının son birkaç yıl içinde tanık olduğu keşifler, Einsten’ın teorisini sarsılmaz bir zemine oturttu. Görelilik Teorisi içinde açıklanan kütleçekim mercekleme yöntemi ile derin uzayda çok sayıda gözlem yapıldı. Ardından, 2016’nın en önemli bilimsel gelişmesi kabul edilen kütleçekim dalgalarının keşfi geldi.

Galaktik testin sonucu ne oldu?

Einstein’ın görülebilir uzayda bugüne dek elde ettiği şüphe götürmez başarıların ardından, bazı bilim insanları uyguladıkları testlerin seviyesini artırmaya karar verdi. Bu isimler arasında yer alan Britanya’nın Portsmouth Üniversitesi’nden Tom Collett, şu ifadeyi kullanıyor:

“Genel Görelilik kozmik ve astrofiziksel veri bankalarımızı yorumlarken yaptığımız tahminlerde o kadar önemli bir yer kaplıyor ki, doğruluğundan kesin olarak emin olmamız gerekiyor.”

Collett, bu düşünceden yola çıkarak 2015 yılında dokuz meslektaşı ile bir araya geldi ve Görelilik Teorisi’nin galaksi ölçeğinde test etmeye karar verdi. Science dergisinde 21 Haziran’da yayımlanan araştırma, Einstein’in galaktik ölçekte de haklı olduğunu gösteren ilk çalışma.

Araştırmada, gökbilimciler Hubble Uzay Teleskobu ile Şili’de yer alan Çok Büyük Teleskop’u (VLT) kullanarak, arka arkaya dizilmiş iki uzak galaksiyi inceledi. Kütleçekim mercekleme kullanılarak ön planda kalan galaksinin kütlesi ve sınırlarını belirleyen köşelerde yer alan yıldızların hızları hesaplandı ve sonuçlar birbirleriyle karşılaştırıldlı. Hata oranı 9% olarak belirse de, Görelilik Teorisi bugüne dek test edildiği en büyük ölçekli araştırmadan geçer not aldı.

Turuncu çizgiler kozmik lense maruz kalan cismin görünen konumunu, beyaz ışıklar ise bükülen ışınları temsil ediyor. [Wikipedia]
Biraz detayına girersek: Genel Görelilik teorisine göre ön planda yer alan galaksi çekim kuvveti sayesinde etrafındaki uzay-zamanı büküyor. Bu etkileşim bir kozmik kütleçekim mercek etkisi yaratıyor ve arka planda kalan galaksinin ışığını bükerek büyütüyor. Bu sayede, Dünya’dan mevcut teknoloji ile görüntülememiz mümkün olmayan bir kozmik tabloyu görebiliyoruz. Bir başka şekilde ifade edersek, derin uzaydaki galaksilerden yayılan ve Dünya’ya belki de milyarlarca yıl içinde ulaşacak olan ışınlar, çok daha kısa süreler zarfında gezegenimize ulaşıyor.

RX J1131-1231
kuasarının dörde bölünmüş görüntüsü. [NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al]
Gözlemde Görelilik Teorisi’nin sınamak için ön plandaki galaksideki yıldızların hareketleri incelendi. Bugüne dek kütleçekim mercekleme yöntemi ile yüzlere gözlem yapılmış olsa da, sadece birkaçında galaksilerin yıldızlarına ait bilgi edilebildi. En son araştırmada gözlemlenen galaksi ise Dünya’dan sadece (kozmik ölçekte) 450 milyon ışık yılı mesafede kaldığı için en ideal seçenek olarak belirdi.

Hubble Uzay Teleskobu, galaksinin kütlesini ölçmek, And Dağları’nın tepesindeki VLT ise yıldızlarının hareketini tespit etmek için kullanıldı.

Avrupa Güney Gözlemevi’ne ait Çok Büyük Teleskop (VLT) gözlemlerinden bir kare. [ESO]

Ne kadar kusursuz?

Görelilik Teorisi astronomların en önemli bilimsel araçlarından biri olsa da eksiklere de sahip. Örneğin karadeliklerin içinde ne olup bittiğini veya Büyük Patlama’nın ardından yaşanan ilk değişimleri açıklayamıyor (kabul etmek lazım ki bunlar belki de astrofiziğin en zor soruları). Aynı zamanda, halen keşfedilemeyen, uzayın büyük kısmını kapladığı düşünülen ve madde ile sadece yerçekimi aracılığıyla etkileşime giren karanlık madde hakkında da bize yardımcı olamıyor.

Büyük Patlama’dan 3 milyar yıl sonrasına ait simülasyonda karanlık madde ve kümelerinin dağılımı gösteriliyor. Sarı bölgelerin yoğunluğu, Güneş’ten 300 kat fazla. [ESA]
Karanlık maddeye ait ilk ipuçları 1930’lu yıllarda ortaya çıktı. Galaksilerin etrafında dönüp duran yıldızların sahip oldukları hızlar ile çoktan yıldızlararası uzaya savrulmaları gerektiği düşüncesi doğmuştu. Ancak bir kuvvet, onları galaksilere bağlıyor olmalıydı. Görelilik Teorisi ile açıklanamayan kozmik bulgular, galaksilerin uç noktalarında bilgi dağarcığımızı aşan olaylar olduğuna işaret etti. Benzer olarak, 1998 yılında kozmologlar Evren’in tahmin edilenden daha hızlı genişlediğini, bunun da gizemli bir karanlık enerji tarafından tetiklendğine dair deliller elde etti. 2011’de Nobel Ödülü kazanan “karanlık enerji” araştırması da, Genel Göreliliğin yerçekiminin kozmolojik ölçekte kabul edilen tanımına dayanıyor.

Kısacası, daha iyisi belki olmayacak ama Genel Göreliliğin günümüz astronomları tarafından geliştirilecek olması kaçınılmaz.