Bir çift yaşlı yıldız (pulsar ve beyaz cüce) üzerine 21 yıldır süren çalışma astronomlara Evren üzerinde yerçekiminin nasıl çalıştığına dair kapsamlı bir bilgi sağlamaktadır. Bu çalışma NSF’nin Yeşil Bank Teleskopu ve Arecibo Gözlemevi tarafından geliştirilmektedir.

Uzak bir pulsar üzerine yapılan on yıllık çalışma, doğanın dört temel etkileşiminden bir tanesi olan yerçekiminin evrensel bir sabit olarak kendisini gösterdiğini tekrar onaylamıştır. Bu araştırma uzun yıllardır kozmoloji biliminde sorulan bir soruya cevap vermede yardımcı olmuştur: Yerçekimi kuvveti, kendini her yerde ve her zaman aynı şekilde gösterir mi? Cevap ise bu zamana kadar olumlu olmuştur.

West Virginia’daki Ulusal Bilim Fonu’na ait Yeşil Bank teleskopunda ve Porto Riko’daki Arecibo gözlemevinde çalışmakta olan astronomlar 21 yıllık çalışmanın sonunda PSR J1713+0747 adlı pulsara ait kararlı “tik-tak” ölçümünü net bir şekilde gerçekleştirmişlerdir. Güneş sistemi dışında ölçülmüş yerçekimi sabitini bu zamana kadar en yüksek şekilde sınırlılık getiren bir çalışma olmuştur.

Supernovaların kalıntısı olan pulsarlar çok hızlı dönen ve bir hayli yoğun olan nesnelerdir.  Pulsarlar manyetik kutuplarından süzülen ve uzayda yayılan radyo dalgaları sayesinde Dünya’da gözlemlenmektedirler. Olgusal olarak yoğun ve kütleli fakat görece olarak küçük olan (20 ile 25 kilometre çap aralığında) pulsarların bazıları Dünya üzerindeki en iyi atomik saatlerle rekabet edecek şekilde yüksek tutarlılık oranında dönüş oranına sahiptir. Bu özelliği pulsarları uzay, zaman ve yerçekimine dair temelleri araştırmada olağanüstü bir kozmik laboratuvar haline getirmektedir.

Bu özel pulsar Dünya’dan yaklaşık 3,750 ışık yılı uzakta bulunuyor. Beyaz cüce yıldızla beraber bir yörüngede hareket eden ve bilinen en parlak ve stabil pulsarlardan bir tanesi olarak karşımızdadır. Önceki çalışmalar pulsarın beyaz cüce yıldızının etrafındaki turunu yaklaşık 68 günde tamamladığını ve her ikisinin geniş bir ortak yörüngeye sahip olduklarını göstermektedir. Böyle bir mesafe farkının kritik olması yerçekimi üzerine yapılan araştırmalara dayanmaktadır. Çünkü yerçekimsel radyasyonun[1] pulsar yörüngesine etkisi ihmal edilecek şekilde küçüktür. Yörüngedeki daha büyük bir değişim ise pulsar zamanlama deneyindeki ölçümleri saptırabilmektedir.

British Columbia Üniversitesi’nde astronom olarak görev yapan Weiwei Zhu: “Esrarengiz tutarlılığa sahip olan bu yıldızsı kalıntı bize yerçekiminin temel kuvvetinin -fiziğin büyük ‘G’sinin- uzay boyunca kaya gibi sabit kaldığını gösteriyor. Bu gözlem kozmoloji ve diğer temel kuvvetler üzerinde önemli çıkarımlara sebep olacaktır.”

Charlottesville şehrinde bulunan Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nde astronom olarak çalışan Scott Ransom bu gözlem üzerine şu notu ekliyor: “Yerçekimi yıldızları, gezegenleri ve galaksileri bir arada tutan kuvvettir. Dünya gezegeni üzerinde sabit olarak gözükse de, kozmoloji üzerine kurulmuş bazı teoriler yerçekiminin zamanla değişebileceğini ve Evrenin başka köşelerinde farklı değerler alabileceğini söylemektedir.”

Bu deneyde elde edinilen Güneş sistemi ötesi veriler zamanla değişmeyen bir yerçekimi “sabit”iyle uyumlu gözüküyor. Aynı şekilde özellikle Dünya-Ay arası mesafe ölçümüne dayanan Güneş sistemi içerisindeki önceki araştırmalar da aynı sonuçları vermektedir.

Kanada’daki British Columbia Üniversitesi’nden Ingrid Stairs: “Bu yeni ve eski sonuçlar bize büyük özgüven içerisinde yerçekiminin farklı zaman ve yerlerde farklı şekilde davranacağına dair olan çıkarımları gözden düşürmüştür. Genel Görelilik kuramına alternatif olan teorilerin içerdiği bu çıkarımların kullandığı parametreler hakkında da yeni kısıtlamalar getirmektedir.”

Zhu şöyle sonlandırıyor: “Yerçekimsel sabit, fiziğin temel sabitlerinden biridir ve böyle bir varsayımı farklı yerlerde, zamanlarda ve yerçekimsel koşullarda test etmek önemli hale gelmiştir. Yerçekiminin hem Güneş Sistemi içinde hem de dışında gösterdiği aynı davranış bizi yerçekimi sabitinin evrensel bir özelliği olacağını göstermektedir.”

[1] Einstein tarafından yörüngesel hızın yerçekimsel dalgalara durağan dönüşümü olarak öngörülmüştür.

[Phys.org’daki İngilizcesinden Bekir Baytaş tarafından Sendika.Org için çevrilmiştir]