Albert Einstein'ın genel görelilik teorisi, Dünya gibi dönen bir kütlenin uzay-zaman dokusunu da beraberinde sürüklediğini öngörür. Bu fenomene 'çerçeve sürükleme' veya Lense-Thirring etkisi adı verilir. 1918'de Josef Lense ve Hans Thirring tarafından modellenen bu etki, büyük kütleler ve hızlı dönüşlerle daha belirgin hale gelir. Bu nedenle şimdiye kadar çerçeve sürükleme etkisini esas olarak dev kara deliklerin çevresinde gözlemleyebildik. Dünya'nın dönüşünün uzay-zamanı ne kadar büktüğünü ölçmek ise çok daha zorluydu, çünkü soluk mavi gezegenimiz tipik bir kara delikten milyonlarca kat daha hafif ve oldukça yavaş dönüyor.
Ancak şimdi, Çin'deki Wuhan Fizik ve Matematik Enstitüsü'nden fizikçi Ignazio Ciufolini liderliğindeki bir gökbilimci ekibi, karasal Lense-Thirring etkisinin bugüne kadarki en hassas ölçümünü raporladı. Çalışmaları, belirsizliği yüzde birkaç puandan sadece yüzde 0,2'ye düşürdü. Ve bunu, bir golf topu ile disko küresi arası bir görünüme sahip bir uydu kullanarak başardılar.
Disko küresi uydu, Ciufolini ve meslektaşlarının deneylerinde kullandıkları LARES-2 (Lazer Bağıl Uydu 2) olarak adlandırılıyor ve İtalyan Uzay Ajansı tarafından geliştirildi. Yoğun bir nikel-krom alaşımı olan Inconel 718'den yapılmış katı bir küre. 303 adet köşe küpü retroreflektörle kaplı ve çapı 40 santimetrenin biraz üzerinde. Hiçbir itici, güneş paneli veya herhangi bir elektronik aksamı yok. Ağırlığı 294,8 kilo. Küçük boyut ve büyük kütlenin bu birleşimi, ona orta Dünya yörüngesindeki herhangi bir uydudan daha düşük bir alan/kütle oranı kazandırıyor. Bilim insanlarının tam olarak ihtiyaç duyduğu şey buydu, çünkü bu, diğer kuvvetlerin etkisini en aza indirmelerine yardımcı oldu.
Nasıl Önlem Alınmalı?
Uyduya 'disko topu' denmesinin sebebi, yüzeyindeki yansıtıcı köşe küplerinin ışığı her yöne yansıtarak parlak bir görüntü oluşturması. LARES-2, Dünya çevresinde eliptik bir yörüngede dönüyor ve lazer menzil istasyonları tarafından izleniyor. Bu istasyonlar, uyduya lazer atışları yaparak dönüş süresini ölçüyor. Bu ölçümler sayesinde uydunun yörüngesi milimetrik hassasiyetle belirlenebiliyor. Zamanla uydunun yörüngesindeki değişimler, çerçeve sürükleme etkisini ortaya çıkarıyor.
Çerçeve sürükleme etkisi, Dünya'nın dönüşü nedeniyle uzay-zamanın bir girdap gibi dönmesine neden olur. Bu, uydunun yörüngesini hafifçe kaydırır. LARES-2'nin düşük alan/kütle oranı, güneş radyasyonu basıncı gibi diğer kuvvetlerin etkisini en aza indirir. Böylece bilim insanları, çerçeve sürükleme etkisini daha temiz bir şekilde ölçebildi. Önceki ölçümler yüzde birkaç hata payına sahipken, bu yeni çalışma hatayı yüzde 0,2'ye düşürdü.
Bu sonuç, genel görelilik teorisinin bir kez daha doğrulanması anlamına geliyor. Ayrıca, kara deliklerin etrafındaki çerçeve sürükleme etkisini anlamak için de önemli ipuçları sağlıyor. Gelecekte, daha hassas ölçümlerle Einstein'ın teorisinin sınırları test edilebilir. LARES-2, 2022 yılında fırlatıldı ve halen veri toplamaya devam ediyor. Çalışma, 'Physical Review Letters' dergisinde yayımlandı.
Pratik açıdan, bu tür hassas ölçümler GPS gibi küresel konumlandırma sistemlerinin doğruluğunu artırmaya yardımcı olabilir. Çünkü GPS uyduları, genel göreliliğin etkilerini hesaba katmak zorundadır. Çerçeve sürükleme gibi ince etkilerin daha iyi anlaşılması, gelecekteki uzay görevlerinin daha hassas navigasyonuna olanak tanıyabilir. Ayrıca, kara deliklerin evrimi ve galaksilerin oluşumu hakkında daha derin bilgiler edinmemizi sağlayabilir.
Kaynak: arstechnica.com
