İki yıldız birbirinin etrafında döndüğünde tuhaf şeyler oluyor

Bildiğimiz şekliyle kütleçekim kavramı uzun bir geçmişe sahip. 300 yıldan uzun bir süre önce Isaac Newton, büyük cisimlerin birbirlerini nasıl çektiğini tarif ederek kütleçekim kuramını ilk defa paylaşmıştı. Ardından, yaklaşık yüz yıl kadar sonra Albert Einstein Newton’un fikirlerini ilerletip genişleterek görelilik kuramını oluşturdu. Kütleçekimi, özellikle de evren genelinde uç noktalarda bulunan cisimlerin etraflarındaki uzayın dokusunu bükme şekli olarak tanımladı.

BAZI GİZEMLER HALEN MEVCUT

Populer Science Türkçe’nin aktardığı kadarıyla evrende, iyi test edilmiş görelilik kuramlarının bile açıklayamadığı bazı gizemler halen mevcut. En büyüğü hangisi mi? Günümüzde gökbilimdeki en zorlu problem olan karanlık madde.

Pek çok bilim insanı, karanlık maddenin geleneksel kütleçekim kurallarına uyan ve henüz bilinmeyen bir çeşit parçacık olduğunu düşünüyor. Diğerleri ise meselenin aslında kütleçekimin kendisi olduğu görüşünde. Bu görüşte, belki de farklı bir kütleçekim kuramına ihtiyacımız var. Değiştirilmiş Newton Dinamikleri (MOND) şeklinde de bilinen bu kuramda kütleçekim, en büyük ve en küçük ölçeklerde Newton ve Einstein’ın olağan kuramlarından farklı şekilde davranıyor.

MOND’a genel olarak büyük bir kuşkuyla yaklaşılıyor çünkü Newton ve Einstein’ın kütleçekim görüşleri çok başarılıydı. Fakat geçenlerde The Astrophysical Journal bülteninde yayınlanan yeni gözlemlerde, ikili yıldızların birbirleri etrafında dönme şekillerine detaylı bir bakış atılarak değiştirilmiş kütleçekim için kanıt sunulduğu iddia ediliyor.

Güney Kore’deki Sejong Üniversitesinde çalışan ve yeni makalenin yazarlarından olan gökbilimci Kyu Kyun Chae, “Yeni sonuçlar, Newton’un kuramının belli ölçeklerde çöktüğünü gösteren doğrudan kanıtlar sunuyor” diyor. Chae, geçtiğimiz on yıl içerisinde yıldızların konum ve hareketlerini eşi görülmemiş hassaslıkta ölçen Avrupa’nın Gaia uydusunun topladığı verileri kullandı. Özellikle de geniş, birbirine uzak yörüngeleri olan ikili yıldızlara bakarak, MOND ve geleneksel kuramlarda farklı değerlerin tahmin edildiği hızlanma miktarlarını ölçtü.

Bu aralıklı yıldızlar oldukça yavaş hareket ederek, ufak hızlanmaların bulunduğu kütleçekim testlerine olanak sağlıyor. Bu ufak hızlanmalarda iki kütleçekim kuramı birbirinden ayrılıyor ve değiştirilmiş kütleçekim kuramında, yıldızların “normal” kütleçekim altında oldukları zamana göre yüzde 30 ila 40 daha hızlı hareket edeceği tahmin ediliyor; yani tam da Chae’nin verilerde gördüğünü iddia ettiği şekilde. Chae’ye göre ikili yıldızların küçük ölçeklerinde de karanlık madde gerçek bir etki oluşturamıyor, bu sebeple geleneksel kütleçekimin tahminlerinden gözlemlenen farklılıkları açıklayamıyor.

Ulusal Meksika Otonom Üniversitesinde çalışan ve kütleçekimin geniş ikili sistemlerle test edilmesi fikrini ilk ortaya atan ancak yeni çalışmada yer almayan Xavier Hernandez, özellikle geçmişteki çalışmasını tamamlamaları sebebiyle bu yeni sonuçlara güveniyor. “Büyük oranda bağımsız ve tamamlayıcı olan iki yaklaşımın da aynı sonuçları verdiği gösterildi” diyen Hernandez, bunun bilimsel ilerlemenin açık bir örneği olduğunu vurguluyor.

Chae’nin gözlemleri için en iyi açıklama, değiştirilmiş kütleçekim kuramlarının AQUAL MOND adı verilen belli bir türü. Kütleçekimin bir kuramla mükemmel şekilde eşleşmeyebilecek olması, elimizdeki her şeyi atmamız gerektiği anlamına gelmiyor. Tokyo Üniversitesi Kavli Enstitüsünün yayınladığı basın bülteninde konuşan Sergei Ketov, “Çok sayıda değiştirilmiş kütleçekim türü var çünkü bu kuram, Einstein’ın genel görelilik kuramının ötesine giden her şey olabilir” diyor. “Değiştirilmiş kütleçekim, Einstein’ın kuramını reddetmiyor fakat sınırlarını gösteriyor.”

Bilim camiasındaki herkes, sonuçların MOND’un kesin kanıtını gösterdiğine ikna olmuş değil. Bilim iletişimcisi Ethan Siegel, Bir Patlamayla Başlar isimli köşesinde şöyle yazıyor: “Hızlı cevap, bu sonucun üç şeyin kesişiminden oluşması: İyi bilim, kötü bilim ve bilim haberlerinin çirkin halinden.” Siegel ve diğer bilim insanları, Chae’in çalışmasında kullanılan gözlemlerin güvenilirliği hakkındaki endişelerini dile getiriyor (hatta bazıları karşıt araştırmalar yayınlıyor) ve bu çalışmanın, değiştirilmiş kütleçekim için mutlak bir zafer olduğu izlenimini yaratan haber makalelerinden hoşnut olmadıklarını söylüyorlar. Bilim insanlarının analizlerine hangi yıldızları dahil ettiklerine bağlı olarak sonuçlar değişiyor ve bu bilim insanları şu an yapılan hangi varsayımların doğru olduğu üzerinde anlaşmazlık yaşıyor.

“Eğer bir insan gerçekten kuşkucuysa, sonuçlarımın yanlış olduğunu kanıtlamaya çalışmalı” diyerek karşı çıkıyor Chae. Fakat inanmayanların bir kısmının ardındaki motivasyonun altını çiziyor. Bu araştırmayla çelişen analizlerin, kendi kendini ayarlama konusunda önemli bir adımı içermediğini ekliyor: “Elimizdeki değiştirilmiş kütleçekim kuramları, henüz kuantum fiziğinin geliştirilmediği zamanki Bohr atom modellerine benziyor. Fakat kuantum fiziğinin nihayetinde geliştirildiğini hatırlamamız gerek.” (Bohr modeli, bir atomun ilkokuldaki fen dersinde gördüğümüz klasik görüntüsünü tasvir ediyor. Elektronların bir çekirdeğin etrafında döndüğü bu görüntü, sonradan çok daha belirsiz ve olasılıksal bir kuantum mekaniği görünümüyle yer değiştirdi.)

Hangi kuramın üste çıkacağına ve karanlık maddenin bir parçacık mı olduğu yoksa sadece kütleçekimin bir oyunu mu olduğuna karar verebilmek için zaman ve daha başka çok sayıda test gerekecek. “Önümüzde birbirinin etrafında dönen ve Newton’un yapmalarını söylediği şeyi yapmayan ikili yıldızlar var” diyor Hernandez. “Değiştirilmiş kütleçekimi hesaba katmamak artık bir seçenek olmaktan çıktı.”