Kütleçekimsel Mercek Etkisi Nedir? Nasıl Açıklanabilir? Örnekler ve Kullanımı

0
Advertisement

Kütleçekimsel Mercek Etkisi , yerçekimsel mercekleme nedir? Kütleçekimsel Mercekleme nasıl oluşur, özellikleri ve araştırmalarda kullanımı

Kütleçekimsel Mercek Etkisi

Kütleçekimsel merceklenme (mercek etkisi), büyük bir kütleye sahip bir cismin (örneğin yıldızlar) etrafındaki alanı bükerek, yol alırken ışığın yolunu bükmesi olgusudur.

büyüteç

Bazı fiziksel nesneler basittir, ancak derin uygulamaları vardır. Örneğin lensleri ele alalım. Büyükannenizin bir yabancıyı tanımak için taktığı gözlük bir mercektir. Bizim gibi bilim meraklılarının kullandığı mikroskop bir mercektir. Küçük metinleri okumak için kullandığınız büyüteç bir mercektir.

Bir merceği rasgele gözlemlerseniz, bir merceğin arkasındaki şeylerin görüşünü bozduğunu söyleyebilirsiniz (bazen daha iyisi için). Bununla birlikte, bir merceğin daha karmaşık uygulamaları olduğu kadar derin bir kozmolojik önemi de vardır. Yeni galaksileri keşfetmemize ve başka türlü görünmez olanı görmemize yardımcı olan bir tür mercek var. Bu mercek, yerçekimi ile çalışan yerçekimsel bir mercek!

Advertisement

Yerçekimi ve yerçekimi merceklemesi

Yerçekimi anlayışımız sınırlı olsa da, bunun oldukça şaşırtıcı bir kuvvet olduğunu kesinlikle söyleyebiliriz. Yerçekimi aynı zamanda güneş sistemimizin gezegenlerini birbirine bağlayan kuvvettir. İlginç bir şekilde, inanılmaz yerçekimi kuvvetinin eksantrik numaraları var ve bu püf noktalarından biri de mercek gibi davranma yeteneğidir.

Kütleçekimsel mercekleme, büyük bir kütle (yıldızlar gibi) içeren bir cismin etrafındaki alanı bükmesi ve böylece yol alırken ışık yolunu bükmesi olgusudur. Kulağa gerçeküstü bir fikir gibi gelebilir, ancak akademisyenleri yıllardır büyüledi ve engin kozmosa baktığımızda son derece yardımcı oluyor.

Genel görelilik

1915’te Einstein, genel görelilik adı verilen yeni yerçekimi teorisini ortaya attı. Einstein, maddenin etrafındaki uzay ve zaman dokusunu bozduğunu öne sürdü. Bu, yerçekiminin ışık dalgalarını büktüğü, yani yollarının yıldızlar veya kara delikler gibi büyük nesnelerin etrafında kıvrıldığı anlamına gelir.

yercekimsel mercekleme

Advertisement

Bu teoriyle Einstein bize uzaya bakmanın yepyeni bir perspektifini verdi. Genel görelilik, uzayı şekillendirilebilir bir varlık olarak ele alır, burada “uzayın şekli” kendi başına bozulabilir. Bu teoriye göre, gök cisimleri diğer gök cisimlerinin etrafında gerçekten yörüngede dönmezler – çünkü sonunda çekim sonucunda birleşirler. Bunun yerine, bu göksel varlıklar eğimli uzay boyunca düz bir yolda ilerler. Bunun ima ettiği şey, Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesinin, Dünya’dan bakıldığında düz bir çizgi olduğudur. Bu hayal edilmesi akıl almaz bir fenomendir, ancak bir örnekle daha net bir şekilde resmetmeye çalışalım.

Dünyanın yüzeyinde düz bir çizgide yürüyen birini hayal edin. Basitlik uğruna, yüzeydeki herhangi bir şeyin üzerinden yürüyebileceğini varsayalım (su gibi sıvı dahil). Prensip olarak, eğer bu kişi yeterince uzun yürümeyi başarırsa, sonunda başladığı yerden aynı noktaya geri döner. Bir kürenin (Dünya) yüzeyinde “düz bir çizgi” izleyerek, bir kişi DAİRESEL YOLU izleyebilir!

Temel olarak, görelilik fikri budur! Şimdi, ışığa ve yer çekiminin onu nasıl bükebildiğine geri dönelim.

Işığın bükülmesi ve sonrası

Işık normalde düz bir çizgide ilerler, ancak ışığın dış uzayda kavisli bir yolda ilerlediğini görürseniz, genel görelilik ilkelerini kullanırsanız, uzayın ve dolayısıyla ışığın bükülmesine tanık olursunuz.

Advertisement

Yerçekiminin ışık yolunu bükerek nasıl bir mercek gibi davrandığını anlamak için birkaç şeyi anlamanız gerekir.

Evrenimizdeki ışık kaynakları öncelikle yıldızlardır. Bu yıldızlar ışığı her yönden yayarlar, ancak biz ışığı yalnızca bir nokta olarak görebiliriz, çünkü görmeniz için ışığın dar bir açıklıktan (bu bir ‘nokta’ olarak kabul edilebilir) gözlerinize girmesi gerekir. Ayrıca, sadece çok az miktarda yayılan ışık gözlerden geçer. Böylece GÖRDÜĞÜNÜZ ışık çok dar bir yol izler.

Einstein’ın görelilik teorisine göre, devasa bir cisim etrafındaki boşluğu bozacak ve böylece bu çarpık uzaydan geçen ışığı bükecektir. Bunun nasıl çalıştığını bir örnekle anlamaya çalışalım. Kendi görüş alanınızda, biri diğerinin arkasında olan iki yıldızla karşı karşıya olduğunuzu hayal edin:

Kütleçekimsel Mercek

Advertisement

Köşe yıldızı (resimde sarı ile gösterilen, size en uzaktaki yıldız), ortadaki yıldızın yaydığı ışıktan çok daha parlak ışık yayar (resimde mavi ile gösterilmiştir). Bu orta yıldız, daha uzaktaki yıldızdan gelen ışığı, uzaktaki yıldızı – görüntü bozulmuş olsa da – bulanık iki yıldız görmek gibi bir şey olarak görebileceğiniz şekilde bükerdi.

Kütleçekimsel Mercek

Mavi yıldız köşedeki sarı yıldızdan gelen ışığı büküyor

Kütleçekimsel Mercek

Advertisement

Işığın bükülmesinden dolayı (mavi yıldız tarafından), bir izleyici sarı yıldızın bozulmuş görüntüsünü alır.

Güneş tutulması ve yerçekimi merceğinin tezahürü

1919’daki güneş tutulması sırasında, fizikçiler Arthur Eddington ve Frank Watson Dyson, kütleçekimsel merceklenmeyi gözlemlediklerini doğruladılar (ve bu muhtemelen yerçekimsel merceklemenin ilk doğrulamasıydı). Güneş’in arkasındaki yıldızların sabit konumlarından kaydığı gözlendi. Gerçekte, yer değiştirmemişlerdi ama yıldızlardan gelen ışık Güneş’in yerçekimi etkisiyle bükülmüştü!

Yerçekimi mikromercekleme

O zamandan beri, bilim adamları, Evrenimizin keşfedilmemiş köşelerine daha derinden bakmak için yerçekimsel merceklemenin gücünden yararlanmaya çalıştılar. Gerçekte, gökbilimciler kütleçekimsel merceklemenin gücünden yararlanarak, Büyük Patlama’dan sadece birkaç milyon yıl sonra oluşan uzak ancak bozulmamış galaksileri bile tespit edebildiler. Uzaktaki yıldızları ve galaksileri keşfetmenin bu yöntemi daha sonra kütleçekimsel mikromercekleme olarak adlandırıldı. Kütleçekimsel mikromerceklemede, ön plandaki yıldızlar ve hatta galaksiler arka plandaki yıldızlar veya galaksiler için bir mercek görevi görür. Bu ön plandaki yıldızlar / galaksiler, yeterince ışık yayarlarsa, kişinin arka plandaki yıldızları / galaksileri görmesini kolaylaştıracaktır. Görünüşleri ve konumları bozulurken, belirli bir yıldızın / galaksinin arkasındaki göksel bir varlık doğrulanabilir.

Einstein haçı ve Einstein halkaları

1985 yılında, yerçekimsel mercekleme kullanarak, gökbilimciler bu son derece ilgi çekici etkiyi ilk kez görebildiler, bu etkiyi daha sonra Einstein haçı olarak adlandırdılar. Bir Einstein haçında, aynı nesnenin (galaksi veya galaksi kümesi) dört görüntüsü, mercekten bakıldığında birbirine dik olarak düzenlenir. Bu durumda merceklenme etkisi ZW 2237 + 030 adlı galaksi tarafından oluşturuldu.

Advertisement
Einstein Haçı

Einstein Haçı

Benzer şekilde, 1988’de bilim adamları ilk olarak Einstein halkaları adı verilen başka bir güzel fenomeni gözlemlediler. Bu, yerçekimsel merceklemeden kaynaklanan etkiydi; burada uzak bir galaksi, bir hale gibi bir çemberin içindeki çok daha yakın bir galaksi tarafından yamulmuş görünüyordu.

Einstein Halkası

Einstein Halkası

Karanlık madde

Son olarak, Evrenin tuhaf şeylerini incelemekle ilgilenenler için yerçekimsel mercekleme güçlü bir araç olabilir. Einstein haçı ve Einstein halkaları gibi güzel fenomenleri gözlemlemenin yanı sıra, yerçekimsel mercekleme, Evrendeki karanlık madde adı verilen gizemli materyali tespit etmek ve incelemek için de kullanılabilir. Karanlık maddenin gerçekte ne olduğunu açıklamak için başka bir makale hazırlamak gerekir, ancak basitçe ifade etmek gerekirse, kütlesi olan görünmez bir madde biçimidir. Gördüğümüz sıradan kütlenin aksine, karanlık madde ısı, ışık ya da başka herhangi bir elektromanyetik radyasyon yaymaz. Bu özellik onu bu kadar gizli yapan şeydir. Ancak yerçekimsel mercekleme gibi teknikler keşfedildiğinde, anlaşılması zor ve görünmez varlık hakkında daha fazla şey öğrenebildik.

Karanlık madde ile ilgili en önemli şey, bir kütleye sahip olmasıdır, bu nedenle bu karanlık madde, diğer herhangi bir büyük gök cismi gibi, çevresindeki ışığı büker. Bu, gökbilimcilerin karanlık maddenin varlığını doğrulamasına yardımcı oldu. İlginç bir şekilde, karanlık maddenin toplamda, evrenin tüm sıradan maddelerinin bir araya getirilmesinden yaklaşık beş kat daha büyük olduğu tahmin ediliyor! Çalışmalar devam ediyor ve bu rakamları yerçekimsel mercekleme kullanarak karanlık maddeyi inceleyerek doğrulamaya çalışıyor. Bu çalışma, gizemli karanlık madde de dahil olmak üzere evrendeki maddenin kesin bir haritasını sağlayabilir.

Sonuç olarak, Einstein’ın genel görelilik üzerine çalışması, sayısız gökbilimciye evrenin hem görünen hem de görünmeyen yapısını incelemelerine olanak tanıyan yolu açtı. Basit ama güçlü bir araç olan yerçekimsel mercekleme, bu hedefe ulaşmamıza yardımcı oluyor!

Advertisement

Leave A Reply