2023 yılında astrofizikçiler uzay-zamandaki dalgalanmaları keşfettiler ve bu durum onları şaşırttı. Bilim insanları, geçen yıl Samanyolu’nda keşfedilen yerçekimsel dalgaların zayıf da olsa kalıcı “uğultusunun” kaynağını bulmak için hâlâ yarışıyor. Yeni araştırmalar bu dalgaların birden fazla kaynağı olabileceğini gösteriyor.
Kuzey Amerika Nanohertz Yerçekimi Dalgaları Gözlemevi (NANOGrav) araştırma grubu, uzay-zaman dalgalanmalarının, her biri Güneş’ten milyarlarca kat daha büyük olan süper kütleli kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanabileceğini öne sürüyor. Eğer bu hipotez doğruysa, daha fazla araştırma bu dev uzay nesnelerinin konumunun ve kütlesinin belirlenmesine yardımcı olacak.
Ancak Estonya’daki Ulusal Fiziksel Kimya ve Biyofizik Enstitüsü’nden Juan Urrutia, yalnızca bir çift kara deliğin varlığının sinyallerin kozmolojik kökenini dışlamadığını belirtiyor. Araştırması, kara delik hipotezine ek olarak önerilen diğer üç kozmolojik kaynağın da bu verileri açıklayabileceğini gösterdi. Bu, yerçekimi sinyalinin farklı kaynaklardan oluşan karışık bir paketin sonucu olabileceği anlamına gelir.
Bilim insanları, birçok sinyalin birbirine benzer olması nedeniyle bunun ciddi bir sorun olduğunu belirtiyor. Evrenin erken dönemlerinde meydana gelen egzotik kozmolojik süreçler, kozmik sicimler, faz geçişleri ve etki alanı sınırları (yüksek enerji fenomeni) gibi kaynakları içerir. Bunların hepsinin yerçekimsel dalga sinyallerinin kaynaklarından biri olduğu ortaya çıkabilir.
Etki alanı sınırlarının Büyük Patlama’dan hemen sonra, ancak radyasyonun Evren boyunca yayılmasından önce ortaya çıkması özellikle ilginçtir. Bu nedenle, yeni sonuçlar alan sınırları hakkındaki hipotezi doğrularsa, tespit edilen sinyal Evrenin başlangıcına en yakın sinyal olacaktır.
Ayrıca faz geçişlerine ilişkin çalışmalar, evrenin %95’ini oluşturan ancak görünmez kalan karanlık madde ve karanlık enerjinin araştırılmasına da yardımcı olabilir. Etki alanı sınırlarının davranışıyla oluşturulan yerçekimsel dalgalar, büyük miktarda enerji içerebilir ve karanlık madde kümelerinin oluşumuna yol açabilir.
Alanın sınırları hareket ettiğinde ve evrimleştiğinde, büyük miktarda enerji içerirler ve yerçekimsel dalgalar yayarlar. Urrutia, bir noktada bunların bozunarak karanlık madde kümelerinin oluştuğunu söyledi.
Bu özellikle ilginçtir çünkü 50 yılı aşkın bir süre önce öne sürülen bu karmaşık yapılar, evrenimizde neden antimaddeden daha fazla baryonik madde bulunduğunun bir açıklaması olabilir. Pozitif protonlardan ve negatif elektronlardan oluşan baryonik maddenin aksine, antimadde negatif protonlardan ve pozitif elektronlardan oluşur.
Büyük Patlama eşit miktarda antimadde ve baryonik madde ürettiğine göre, evrenimiz teorik olarak her ikisinden de eşit miktarda oluşmalıdır. Aslında baryonik madde tamamen baskındır.
Öte yandan faz geçişleri, bilim insanlarına, bildiğimiz baryon elektronlarını, protonlarını ve nötronlarını yaratan erken Evrenin çeşitli gelişim aşamalarını inceleme fırsatı sunuyor. Suyun kaynamasında olduğu gibi, kozmik faz geçişleri de evrenin sıcaklığındaki değişikliklerden kaynaklandı; burada “kabarcıklar” birbirleriyle etkileşime girerek yakın zamanda keşfedilenlere benzer yerçekimi dalgaları yarattı.
Yerçekimi dalga sinyallerini tespit etmek ve tanımlamak, özellikle mevcut teleskopların sınırlı yetenekleri göz önüne alındığında, astrofizikçiler için zorlu bir iştir. Şu anda LIGO Lazer Yerçekimi Dalgası İnterferometresi yalnızca yüksek frekanslı dalgaları tespit etme kapasitesine sahiptir.
Ancak bilim insanları, yakın zamanda keşfedilenlere benzer daha düşük frekanslı dalgaları tespit etme kapasitesine sahip üç uydulu bir ağ olan Lazer İnterferometrik Uzay Anten Sistemi LISA’yı şimdiden başlatmaya hazırlanıyor. LISA’nın 2037’de fırlatılması planlanıyor ve ölçüm hassasiyeti o kadar yüksek olacak ki, bir milyon mil mesafeden helyum çekirdeğinin çapından daha küçük değişiklikleri tespit edebilecek.
Ek olarak, 2020’de önerilen AEDGE karanlık madde ve yerçekimi deneyi, LISA ve LIGO tarafından “duyulabilecek” frekans aralıklarındaki yerçekimi dalgalarının aranmasına yardımcı olabilir.
Bununla birlikte, gelecekteki dedektörlerin vaat edilen doğruluğunu elde etmek için, astrofizikçilerin neyi arayacakları ve verileri nasıl yorumlayacakları konusunda özel tahminlere ve rehberliğe sahip olmaları gerektiğini belirtiyor Urrutia: “Bilim topluluğu, hesaplamaların ve sonuçların doğru olmasını sağlamak için çok çalışıyor. Bu yeni deneylere başlamadan önce rehberlik mümkün olduğunca doğrudur.”