Gezegenimiz Dünya, milyarlarca kat daha büyük bir kara delik olmasa bile uzay-zaman dokusunu bükme gücüne sahip. Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi, döngüsel ve hareket eden kütlelerin etraflarında sonsuz bir şekilde dönen zaman alanı oluşturduğunu öne sürüyor. Bu olaya Lense-Thirring etkisi veya sarmal çekim (frame dragging) deniliyor.
Bu fenomene ilk olarak 1918'de iki fizikçi modelleme yoluyla yaklaştılar, ancak daha büyük kütlelerin ve daha hızlı dönüşün olduğu bölgelerde, örneğin dev kara deliklerin çevresinde gözlemlemek nispeten daha kolay oluyor. Bizim küçük gezegenimiz ise hem çok hafif hem de oldukça yavaş dönüyor. Bu nedenle Dünya'nın etrafındaki uzay-zaman bükülmesini ölçmek bilim insanları için yıllardır büyük bir zorluk teşkil ediyordu.
Ancak şimdi, Çin Wuhan Fizik ve Matematik Enstitüsü’ndeki fizikçi Ignazio Ciufolini liderliğindeki astronomlar, yeryüzü Lense-Thirring etkisi üzerine bugüne kadar kaydedilen en doğru ölçümü yaptığını bildiriyor. Bu yeni çalışma, önceki belirsizlik oranını birkaç yüzde puanından yalnızca %0,2'ye düşürüyor.
Bu inanılmaz deneyi gerçekleştiren uydu, dışarıdan bir golf topu ile disko küresi arasında bir şey gibi görünüyor ve adını ise LARES-2 (Lazer Görecelilik Uydusu 2) olarak koyuyor. Bu uydu İtalyan Uzay Ajansı tarafından geliştirildi ve yoğun nikel-krom alaşımı olan Inconel 718'den yapılmış sağlam bir küreden oluşuyor. Uydu, dış yüzeyinde toplam 303 adet köşe küpü retroreflektör ile kaplanmış ve çapı yaklaşık 40 santimetre civarında.
LARES-2’nin tasarımında en dikkat çekici özelliklerinden biri fiziksel hareket için itici motor (thruster) veya güneş paneli bulunmaması. Uydu, ortalama bir Dünya yörüngesinde bulunan uydular arasında sahip olduğu düşük alan-kütle oranı sayesinde çok az yer kaplayan ve oldukça ağır 294,8 kiloluk yoğun bir gövdeye sahip.
Bu yapılar bilim insanları için kritikti çünkü dış kuvvetlerin deney üzerindeki etkilerini en aza indirmelerine yardımcı oluyordu. Ciufolini’nin de belirttiği gibi amaç, yalnızca kütleçekimini ölçmek. Uyduya çarpan fotonlar gibi gravitasyon dışı etkiler cihazı itebilir; bu yüzden uydu çok ağır ve yüzey alanı çok küçük tutuldu.
2022 Temmuz ayında bir Vega-C roketiyle yaklaşık 12.265 kilometre yükseklik sağlayarak yörüngeye yerleştirilen LARES-2, çalışmaya hazır olduğunda araştırmacılar tarafından hedef alındı. Bilim insanları, uydunun üzerindeki retroreflektörlere yerden gönderilen kısa lazer darbeleri ateşlediler.
Bu ayna yapıları ışığı tam geldiği yöne geri yansıtacak şekilde tasarlandı. LARES-2'ye gönderilen ve gelen bu ışık sinyalleri sayesinde konum, yaklaşık 1 milimetre hassasiyetle belirlendi. Temmuz 2022 ile Haziran 2025 tarihleri arasındaki yaklaşık 200 bin böyle gözlem, ekip tarafından Dünya'nın sarmal çekimini ölçmek için kullanılan veri setini oluşturdu.
Düşük bir hassasiyetle pozisyon belirlemek yeterli gelmeyince bilim insanları ikinci bir zorlukla karşılaştılar: Dünya, mükemmel bir küre değil. Ekvator bölgesindeki şişkinliği (yassı kutupluluk), uydu yörüngesi üzerinde sarmal çekim sinyalinden çok daha büyük klasik Newtonsal kuvvetler yaratıyor. Bu durum ölçümleri boğuyordu.
Yolu bulmak için Ciufolini’nin yıllar önce ortaya attığı çözüm, iki ek yörünge kullanmaktı. Ekvator ile kutup arasındaki açının toplamı 180 dereceye ulaşan iki uydu (supplementary orbits) seçildi. Bu sistemde bir uydu sanki mükemmel küresel bir nesnenin etrafında dönüyormuş gibi davranırken, ikinci uydu bu hareketi dengeliyordu.
Wastadüğünde dünyamızın yuvarlak ama kusurlu doğası sebebiyle oluşan Newtonsal bozulmalar iki yörünge üzerinde eşit ve zıt yönde olduğu için birbirlerini sıfırlıyor. Bu sayede ikisi aynı yöne iten Lense-Thirring etkisi matematiksel olarak toplandı; gürültü ortadan kalktı ve göreceli sinyal açıkça göründü.
Wuhan ekibinin LARES-2 uyduzu, yıllardır bu tür çalışmalar yapan NASA'nın LAGEOS uydusuyla eş zamanlı çalıştı. İki uydunun yörünge eğimleri toplamı 180 derecelik hedefe oldukça yakındı ve böylece zorlu bir göreceli ölçüm başarıyla tamamlandı.
Topluluk yargısını şekillendirmek için fikrini tek bir sinyalle belirt.
Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu sen yap!
E-posta adresiniz yayımlanmayacaktır. Gerekli alanlar (*) ile işaretlenmiştir.
