(LIGO)

Lazer Enterferometreli Kütleçekim Dalgası Gözlemevi (LIGO), birleşen kara delikler ve nötron yıldızları gibi devasa, hızlanan cisimlerin neden olduğu uzay-zaman dalgalanmaları—yani kütleçekim dalgalarını—tespit etmek ve incelemek üzere tasarlanmış çığır açıcı bir bilimsel tesistir. LIGO’nun bu dalgaları başarıyla tespit etmesi, evreni gözlemlemek için yepyeni bir pencere açmış ve daha önce algılanamayan kozmik olayların incelenmesine olanak sağlamıştır.

Giriş

Kütleçekim dalgaları ilk kez Albert Einstein tarafından 1916 yılında, Genel Görelilik Kuramı’nın bir sonucu olarak öngörülmüştür. Bu dalgalar, evrendeki en şiddetli ve enerjik olayların yol açtığı, uzay-zaman dokusundaki bozulmalardır. Bu bozulmaları tespit edebilmek için son derece hassas ölçüm cihazlarına ihtiyaç vardır çünkü oluşturdukları etkiler son derece küçüktür.

LIGO’nun Tasarımı ve Altyapısı

LIGO, Amerika Birleşik Devletleri’nin Hanford (Washington) ve Livingston (Louisiana) kentlerinde bulunan iki büyük ölçekli enterferometreden oluşur. Her bir tesiste, 4 kilometre uzunluğunda, dik açıyla yerleştirilmiş iki kol bulunmaktadır ve bu yapılar L şeklindedir. Bir lazer ışını ikiye ayrılır ve bu kollar boyunca gönderilir; ışınlar aynalardan yansıyıp başlangıç noktasına geri döner. Eğer bir kütleçekim dalgası sistemden geçerse, kolların uzunluğunda çok küçük bir fark oluşur ve bu fark, ışınlar birleştiğinde ölçülebilir bir enterferans deseniyle kendini gösterir.

Kütleçekim Dalgalarının Tespiti

14 Eylül 2015 tarihinde, LIGO kütleçekim dalgalarını doğrudan tespit etmeyi başardı ve bu, fizik ve astronomi açısından bir dönüm noktası oldu. GW150914 olarak adlandırılan sinyal, yaklaşık 1,3 milyar ışık yılı uzaklıktaki iki kara deliğin birleşmesinden kaynaklandı. Bu olay, Einstein’ın teorisinin önemli bir öngörüsünü doğruladı ve kütleçekim dalgası astronomisinin başlangıcını simgeledi.

Bilimsel Etkileri

Kütleçekim dalgalarının tespiti, bilim dünyası için derin etkiler yaratmıştır:

• Genel Göreliliğin Test Edilmesi: Gözlemler, Einstein’ın teorisinin aşırı koşullar altında nasıl davrandığını test etmenin yeni yollarını sunar.

• Kozmik Olayların Anlaşılması: Kütleçekim dalgaları, geleneksel elektromanyetik gözlemlerle görünmeyen kara delik birleşmeleri ve nötron yıldızı çarpışmaları gibi olaylara dair bilgiler sunar.

• Evrenin Ölçülmesi: Bu dalgalar, evrenin genişlemesini incelemeye yardımcı olan yeni bir kozmik mesafe ölçüm yöntemi sunar.

Gelecek Perspektifi

LIGO’nun hassasiyetini artırmak amacıyla sürekli iyileştirmeler yapılmaktadır. Avrupa’daki Virgo ve Japonya’daki KAGRA gibi diğer gözlemevleriyle yapılan iş birlikleri, küresel kütleçekim dalgası dedektörleri ağını güçlendirmektedir. Gelecekteki tespitlerin, evrenin en gizemli olayları hakkında daha fazla bilgi sağlaması beklenmektedir.

Kaynaklar

1. The LIGO Scientific Collaboration, B. Abbott. “LIGO: The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.” arXiv preprint arXiv:0711.3041 (2007).

2. The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration. “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger.” arXiv preprint arXiv:1602.03837 (2016).

3. Abramovici, A., ve diğerleri. “LIGO: The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.” Science 256.5055 (1992): 325-333.

4. Barish, B. C., ve R. Weiss. “LIGO and the detection of gravitational waves.” Physics Today 52.10 (1999): 44-50.

5. Abbott, B. P., ve diğerleri. “GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral.” Physical Review Letters 119.16 (2017): 161101.

6. Aasi, J., ve diğerleri. “Advanced LIGO.” Classical and Quantum Gravity 32.7 (2015): 074001.

7. Abbott, B. P., ve diğerleri. “Multi-messenger observations of a binary neutron star merger.” The Astrophysical Journal Letters 848.2 (2017): L12.

8. Acernese, F., ve diğerleri. “Advanced Virgo: a second-generation interferometric gravitational wave detector.” Classical and Quantum Gravity 32.2 (2014): 024001.

9. Somiya, K. “Detector configuration of KAGRA: The Japanese cryogenic gravitational-wave detector.” Classical and Quantum Gravity 29.12 (2012): 124007.

10. Abbott, B. P., ve diğerleri. “GWTC-1: A gravitational-wave transient catalog of compact binary mergers observed by LIGO and Virgo during the first and second observing runs.” Physical Review X 9.3 (2019): 031040.

11. Abbott, B. P., ve diğerleri. “GWTC-2: Compact binary coalescences observed by LIGO and Virgo during the first half of the third observing run.” arXiv preprint arXiv:2010.14527 (2020).

12. Abbott, B. P., ve diğerleri. “Tests of general relativity with GW150914.” Physical Review Letters 116.22 (2016): 221101.

13. Abbott, B. P., ve diğerleri. “Properties of the binary black hole merger GW150914.” Physical Review Letters 116.24 (2016): 241102.

14. Abbott, B. P., ve diğerleri. “Observation of gravitational waves from a binary black hole merger.” Physical Review Letters 116.6 (2016): 061102.

15. Abbott, B. P., ve diğerleri. “GW151226: Observation of gravitational waves from a 22-solar-mass binary black hole coalescence.” Physical Review Letters 116.24 (2016): 241103.