Pulsar Atımlarıyla Kütleçekim Alanının İzlenmesi
İkili pulsar, genellikle beyaz cüce veya nötron yıldızı olan bir yoldaş yıldıza sahip pulsar olarak tanımlanır. PSR J0737-3039 gibi kimi istisnai sistemlerde yoldaş nötron yıldızı da bir pulsardır. Bu cisimler, çevrelerindeki güçlü kütleçekim alanları sayesinde fizikçilerin genel görelilik kuramını test etmelerine olanak tanıyan az sayıdaki gök cisminden biridir. Pulsara eşlik eden yoldaş yıldızı doğrudan gözlemlemek çoğunlukla zor veya imkansız olsa da, bu cismin varlığı radyo teleskoplarla olağanüstü bir hassasiyetle ölçülebilen pulsar atımlarının zamanlamasından anlaşılabilir.
İlk Keşif ve Nobel Ödülü
PSR B1913+16 ikili pulsarı, ilk kez 1974 yılında Arecibo Gözlemevi’nde Joseph Hooton Taylor Jr. ve Russell Hulse tarafından keşfedilmiştir. Bu keşif araştırmacılara 1993 yılında Nobel Fizik Ödülü kazandırmıştır. Hulse, yeni keşfedilen pulsarını gözlemlerken atım hızının düzenli olarak değiştiğini fark etmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda pulsarın başka bir yıldıza çok yakın bir yörüngede yüksek hızla dolandığı ve atım periyodunun Doppler etkisi nedeniyle değiştiği anlaşıldı. Pulsar Dünya’ya doğru yaklaşırken atımlar daha sık aralıklarla ulaşırken, Dünya’dan uzaklaşırken belirli bir zaman diliminde daha az atım tespit edilmiştir. Bu atımlar bir saatin tiktaklarına benzetilebilir; tiktaklardaki değişimler, pulsarın Dünya’ya yaklaşma ve uzaklaşma hızındaki değişimlerin bir göstergesidir.
Hulse ve Taylor, bu atım dalgalanmalarını inceleyerek iki yıldızın kütlelerinin yaklaşık olarak eşit olduğunu belirlemiş ve bu durum diğer gök cisminin de bir nötron yıldızı olduğu fikrini doğrulamıştır. Günümüzde bu sistemden gelen atımlar 15 mikrosaniye (μs) hassasiyetle takip edilebilmektedir.
Rölativistik Zamanlama Etkileri
PSR B1913+16 üzerindeki çalışmalar, rölativistik zamanlama etkileri kullanılarak nötron yıldızı kütlelerinin ilk kez hassas biçimde hesaplanmasına olanak tanımıştır. İki gök cismi birbirine çok yaklaştığında kütleçekim alanı güçlenir, zamanın akışı yavaşlar ve atımlar arasındaki süre uzar. Ardından pulsarın saati, alanın en zayıf olduğu bölgeden daha yavaş geçerken bu zamanı telafi eder. Özel göreliliğin bir sonucu olan zaman genişlemesi de yörünge boyunca benzer biçimde işler. Bu rölativistik zaman gecikmesi, pulsarın yoldaşı etrafında dairesel bir yörüngede sabit bir uzaklık ve hızla dolanması durumunda gözlenmesi beklenen değer ile fiilen gözlemlenen değer arasındaki farktır.
Kütleçekim Dalgaları ve Yörünge Dönüşü
İkili pulsarlar, 2015 yılındaki kütleçekim dalgalarının ilk gözleminden ve Gelişmiş LIGO’nun faaliyete geçmesinden önce bilim insanlarının bu dalgalara dair kanıt elde edebildiği tek araçtı. Einstein’ın genel görelilik kuramı, ortak bir kütle merkezi etrafında dolanan iki nötron yıldızının kütleçekim dalgaları yayacağını öngörür. Bu durum yörünge enerjisinin dışarı taşınmasına, iki yıldızın birbirine yaklaşmasına ve yörünge periyotlarının kısalmasına yol açar.
Pulsar zamanlaması, Kepler yörüngeleri ve üç ayrı Kepler sonrası düzeltme bilgisini (enberi noktasının ilerleme hızı, kütleçekimsel kırmızıya kayma ile zaman genişlemesi faktörü ve kütleçekimsel radyasyon salımından kaynaklanan yörünge periyodu değişim hızı) içeren on parametreli bir model, ikili pulsarın zamanlamasını tam olarak modellemek için yeterlidir.
PSR B1913+16 sisteminin yörüngesel sönümlenmesine yönelik ölçümler, Einstein’ın denklemleriyle neredeyse kusursuz bir uyum sergilemiştir. Taylor, Joel M. Weisberg ve meslektaşlarının topladığı veriler bu rölativistik öngörüyü desteklemiştir. Araştırmacılar 1982’de ve sonraki yıllarda yayımladıkları çalışmalarda, iki gök cismi arasında gözlemlenen en küçük ayrıklığın, yörünge mesafesinin sabit kalması durumunda beklenen değere kıyasla farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur. Keşiften sonraki on yılda sistemin yörünge periyodu her yıl saniyenin yaklaşık milyonda 76’sı kadar kısalmış ve zamanla biriken bu kısalma sonucunda yörüngesindeki en uzak noktaya, sabit bir yörüngeye göre bir saniyeden daha erken ulaşmıştır. Sonraki gözlemler de bu azalışı doğrulamaya devam etmektedir.
Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.
Henüz yorum yok