Kütleçekim, kütleleri birbiri etrafinda nasıl döndürebiliyor?

Soruda sorduğunu şekilde, sadece kütlenin uzayı bükmesi üzerinden yola çıkarsanız, elbette hiç bir şey, hiç bir şeyin etrafında dönmez ve küçük kütleli cisimlerin yönü büyük kütleli cisimlere doğru olur.

Ancak burada pek çok değişken var; öncelikle her iki cisminde bir kütlesi, vektörel hızları^[1], açısal momentumları, eylemsizlik sabitleri, iki kütlenin birbirine uzaklığı var. Aslında yörüngede dönen cisimde kendi çapında bende varım diyor, tüm kontrol yörünge merkezinde olan cisimdeymiş gibi görünse de birbirlerini etkileyen iki farklı cisim olarak düşünmek gerekir.

Kepler, Newton ve en son Einstein Genel Görelilik yasaları ile kütle çekimi ve evrendeki nesnelerin hareketine açıklık getirebildiler. Konuyu tam olarak kavrayabilmek için biraz fizik ve matematik bilgisi gerektirmekte özellikle trigonometri, diferansiyel, integral. Bu konularda iyi iseniz siz de eldeki verilerle yörünge hesaplamaları yapabilirsiniz.

Newton'un kütleçekimi günlük hayatımızı tasvir etmek için çok kullanışlı. Ancak büyük boyutlarda Newton'un kütleçekimi göz ardı edilemeyecek kadar yanlış içerir. Einstein'ın genel göreliliği ise bu yanlışı ortadan kaldırır. Bu arada Einstein'ın genel göreliliği Newton'un kütleçekimini doğrudan yanlışlamaz, onu kapsar. Newton'un kütleçekimi bu gün bile bizim boyutumuzu başarılı bir şekilde açıklıyor.

Newton'un kütleçekimi

Newton'a göre kütleçekim kuvveti cisimlerin kütlesi ile doğru, aralarındakı mesafe ile ters orantılıdır:

Burada;

- kuvvet,

- evrensel kütleçekim sabiti,

- 1. cismin kütlesi,

- 2. cismin kütlesi,

- mesafe.

Bu denklemden görüldüğü üzere cisimlerin birinin kütlesi 2 defa artarsa, kuvvet de 2 defa artar. Cisimlerin ikisinin de kütlesi 2 defa azalırsa kuvvet 4 defa azalır. Cisimlerin arasındaki mesafe 2 defa artarsa, kuvvet 4 defa azalır.

Newton'a göre kütleçekim kuvveti anında etki ediyordu. Yani, Güneş aniden yok olursa, gezegenler anında uzay boşluğuna doğru savrulurdu. Newton aynı zamanda kütleçekim kuvvetine sebep olan şeyin ne olduğunu açıklayamıyordu.

Einstein'ın kütleçekimi

Genel görelilik teorisi 1915 yılında Albert Einstein tarafından geliştirilmiştir. Albert Einstein Genel görelilik teorisi ile aslında kütleçekim kuvveti denen bir şeyin olmadığını, kütleçekim denen şeyin aslında uzay-zamanın bükülmesi olduğunu gösterdi. Böylelikle kütleçekim kuvvetine sebep olan şeyin ne olduğunu açıkladı.

Einstein hiç bir şeyin ışıktan hızlı etki edemeyeceğini bildiği için, kütleçekim kuvvetinin anında değil, ışık hızında etki etdiğini gösterdi. Yani, Güneş aniden yok olursa, gezegenler ışık Güneşten o gezegene ne kadar süre sonra geliyorsa, o süre sonra uzay boşluğuna savrulurdu. Mesela, Güneşten ışık bize 8 dakika 20 saniyeye geldiği için Güneş aniden yok olursa, Dünya 8 dakika 20 saniye boyunca Güneş yerindeymiş gibi hareket eder. Ancak 8 dakika 20 saniye sonra uzay boşluğuna savrulur.

Genel göreliliğe genel bir açıklama yaptıktan sonra sorunuza gelelim. Kütlesi olan her bir şey uzay-zamanı büker. Bu bükülme Evrenin her yerinde çok az da olsa hissedilir. Mesafe yakın olduğunda ise bu bükülme daha fazla etki eder. Böylelikle bu bükülmeye karşı koyamayan bu bükülmenin etki alanına girer.

Gezegenler de böyle çalışıyor. Güneşin kütlesi çok fazla olduğu için uzay-zamanı büyük bir şekilde büker ve gezegenler bu bükülmeye karşı koyamadığı için bükülmenin etki alanına girer ve Güneş etrafında dönerler.