Kütleçekim

LIGO (Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi) olayı, 14 Eylül 2015 tarihinde, yaklaşık 36 ve 29 Güneş kütleli iki karadeliğin birleşerek 62 Güneş kütleli dev bir karadelik oluşturmasıdır. LIGO'nun gözlemlediği bu olay, bilim tarihinde birkaç önemli keşfe imza atmıştır: Kütleçekim dalgalarının varlığı ilk kez doğrudan kanıtlanmıştır. Evrenin şimdiki yaşı içinde bu tür birleşmelerin gerçekleşebileceği gösterilmiştir. İkili karadelik birleşmesinden oluşan bir sistem ilk kez gözlemlenmiştir. LIGO, 2023 yılında GW231123 olarak adlandırılan ve 225 Güneş kütleli bir kara deliğin oluştuğu daha büyük bir birleşme tespit etmiştir.

Kütle-çekim dalgalarının doğrudan keşfi, 2015 yılında Lazer Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) tarafından gerçekleştirilmiştir. Ancak, kütle-çekim dalgalarının varlığı ilk olarak 1905 yılında Henri Poincaré tarafından ileri sürülmüş, 1916 yılında ise Albert Einstein'ın geliştirdiği Genel Görelilik Teorisi çerçevesinde öngörülmüştür. Kütle-çekim dalgalarının varlığına ilişkin ilk dolaylı kanıt ise 1974 yılında Russell Hulse ve Joseph Taylor'un keşfettiği ilk pulsar çiftinden elde edilmiştir.

Ay'ın yörüngesinin elips olmasının sebebi, Güneş ve diğer gezegenlerin kütleçekimsel etkileridir. Ay'ın yörüngesi, 0,0549'luk bir dışmerkezliğe sahip belirgin bir şekilde eliptiktir. Ay'ın yörüngesi, çok uzun bir geçmişe sahip olan birçok düzensizlik (tedirginlik olarak bilinir) sergiler.

Kütlenin ağırlığa etkisi, "w = m × g" formülü ile hesaplanır. w: Ağırlık. m: Kütle. g: Yer çekimi ivmesi. Ağırlık, bir nesnenin üzerindeki yer çekimi kuvveti olarak tanımlanır ve birimi Newton'dur (N). Örneğin, bir nesnenin kütlesi 100 kg ve yer çekimi ivmesi 9,8 m/s² ise, ağırlığı şu şekilde hesaplanır: F = 100 kg × 9,8 m/s² = 980 N. Ağırlık, bulunduğu yere göre değişir; örneğin, Ay'da ağırlık, Dünya'dakinin altıda biridir.

Evreni bir arada tutan dört temel kuvvet şunlardır: 1. Elektromanyetik kuvvet. 2. Güçlü nükleer kuvvet. 3. Zayıf nükleer kuvvet. 4. Kütle çekim kuvveti. Bu kuvvetler olmasaydı, evren bugünkü haliyle var olamazdı.

Gezegenlerin tavandan sarkması gibi bir durum söz konusu değildir. Gezegenler, kendi kütle çekim kuvvetleri nedeniyle küresel bir yapıya sahiptirler. Ayrıca, gezegenlerin dönme etkisi de yuvarlak şekillerinin oluşmasına katkıda bulunur.

Kütle çekim dalgaları ışık hızında hareket eder. Bu, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'ne göre, kütleçekim dalgalarının uzay-zamanda dalgalar şeklinde yayıldığı ve bu dalgaların kaynaktan dışa doğru ışık hızıyla ilerlediği anlamına gelir.

Kara delikteki kütleçekim tekillikleri, kara deliğin merkezinde bulunur. Tekillik, uzay-zamanda çok küçük bir alanda çok yoğun bir kütle bulunması sonucu kütleçekimin sonsuz olduğu bir noktadır. Kara deliğin tekilliği, "olay ufku" denilen ve söz konusu tekilliği merkez alan bir küre ile dış dünyadan gizlenir.

Ay'ın karanlık yüzüne gidilememesinin birkaç nedeni vardır: İletişim Kesintisi: Ay'ın karanlık yüzünde, Dünya'dan gelen radyo dalgaları erişemediği için iletişim kesilir. Coğrafya Farklılığı: Ay'ın karanlık yüzündeki coğrafya, bildiğimiz yüzünden farklıdır. Bu durum, iniş yapmayı zorlaştırabilir. Ancak, Çin'in 2024 yılında Ay'ın karanlık yüzüne başarılı bir şekilde araç indirerek bu bölgeye giden ilk ülke olduğu bilinmektedir.

Kütleçekim, günlük yaşamda şu şekillerde hissedilebilir: Yatağa uzanıldığında: Vücut kütlesi nedeniyle yatak yüzeyinde çukurlar oluşur; bu, kütleçekimin yatak üzerinde etkili olduğunu gösterir. Zıplandığında: Zıplandıktan sonra yere geri dönülmesi, kütleçekimin varlığını kanıtlar. Kütleçekim, aynı zamanda şu olguların temelinde de yatar: Dünya'nın etrafındaki Ay'ın hareketi: Dünya ile Ay arasındaki kütleçekim nedeniyle Ay, Dünya etrafında döner. Gelgitler: Ay'ın Dünya üzerindeki kütleçekimi, gelgitlerin oluşmasına neden olur. Gök cisimlerinin oluşumu: Büyük Patlama sonrasında oluşan gaz bulutunun kendi üzerine çökerek yıldızları ve gezegenleri oluşturması, kütleçekimin etkisiyle gerçekleşmiştir.

Andromeda Galaksisi'nin hareket etmesinin nedeni, kütleçekim etkisidir. Andromeda ve Samanyolu, büyük kütleli dev galaksilerdir ve birbirlerine fazla yakındırlar. Ayrıca, Andromeda Galaksisi'nin, komşu galaksiler M32, M110 ve M33 ile olan yerçekimi etkileşimi nedeniyle sarmal kollarının büküldüğü düşünülmektedir.

Elektromanyetizma ve kütleçekimin birleşmesi, fizikçilerin "her şeyin teorisi" olarak adlandırdıkları, dört temel kuvvetin tek bir birleşik kuvvette birleştiği bir senaryoyu ifade edebilir. Bazı birleşmiş kuvvet senaryoları: Elektrozayıf etkileşim: Elektromanyetik etkileşim ile zayıf etkileşimin yüksek enerji ve sıcaklıkta birleşmesi. Büyük Birleşim Kuramı (GUT): Güçlü etkileşim ve elektrozayıf etkileşimin birleştirilmesi. Kütleçekimin kuantum mekaniği ile açıklanması, iki kuantum sisteminin kütleçekim aracılığıyla dolanık hale gelmesi gibi yeni fenomenleri de beraberinde getirebilir.

Abdurrahman el-Hâzinî, astronomi ve matematik bilim dallarına katkı sağlamıştır. Başlıca katkıları: Hidrostatik terazi: Metallerin ve taşların saflığını ve alaşımların karışım oranlarını ölçen hassas bir hidrostatik terazi geliştirmiştir. Zîc: En önemli eseri olan "Kitâbü Mîzâni’l-Ḥikme" (Mîzânü’l-Hikme), hidrostatik terazinin yapımı, kullanımı ve teorik esasları hakkında bilgi içerir. Fiziksel çalışmalar: Ağırlık, hareket ve denge üzerine yaptığı çalışmalarla fiziksel olayların matematiksel modellerini geliştirmiştir.

Gezegenlerin uydu sahibi olmasının birkaç nedeni vardır: Kütleçekim etkisi: Uydular, gezegenin kütleçekimi etkisiyle yörüngede kalır. Aynı dönemde oluşum: Bazı uydular, gezegenle aynı dönemde aynı malzemelerden oluşur. Yakalanma: Daha büyük gezegenlerin çekim alanına girerek "yakalanan" uydular da vardır. Çarpışma: Büyük çarpışmalar sonucu oluşan uydular da mevcuttur. Her gezegenin uydu sahibi olmamasının nedeni ise küçük kütleli gezegenlerin (örneğin, Merkür ve Ceres) küçük Hill küresine sahip olması ve uydularının Güneş'in çekimine kapılmasıdır.

Dünya'nın kaldırma gücünün neden düştüğüne dair bir bilgi bulunamamıştır. Ancak, Dünya'nın dönüş hızının her yüzyılda bir saniyenin 1800'de biri oranında yavaşladığı ve 200 milyon yıl içinde bir günün 25 saat olacağı bilinmektedir. Dünya'nın dönüş hızının yavaşlamasının bazı nedenleri şunlardır: buzulların erimesi; gelgitler.

Dört boyutlu (4B) uzayda zaman, Albert Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'ne göre, gözlemcinin hareketine ve yerçekimine bağlı olarak göreceli olarak akar. Hız etkisi: Bir gözlemci ne kadar hızlı hareket ederse, zaman o gözlemci için o kadar yavaş akar. Yerçekimi etkisi: Güçlü yerçekimi alanlarında, örneğin kara deliklerin yakınında, zamanın akışı daha da yavaşlar. Bu etkiler, GPS uyduları gibi teknolojilerde de göz önünde bulundurulur.

Gelgit (medcezir) olayı, Ay ve Güneş'in kütleçekim kuvvetlerinin bir arada etkisi ve Dünya'nın kendi etrafındaki hareketi nedeniyle oluşur. Ay'ın etkisi: Ay'ın Dünya üzerindeki yerçekimi, gelgitlerin oluşumunda büyük rol oynar. Güneş'in etkisi: Güneş'in kütleçekim etkisi, Ay'ın etkisinden daha fazla olsa da, Ay'ın Dünya'ya daha yakın olması nedeniyle Güneş'in etkisi daha azdır. Gelgit olayı, ayrıca Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüşü sırasında oluşan merkezcil kuvvetlerden de etkilenir.

Gezegenin dönmesiyle oluşan kuvvet, Coriolis kuvvetidir. Coriolis kuvveti; yer çekimi, manyetik kuvvetler veya elektrik kuvvetleri gibi gerçek bir kuvvet değildir. Coriolis kuvvetinin büyüklüğü, dünyanın neresinde olunduğuna bağlı olarak farklılık gösterir. Coriolis kuvvetinin kaynağı ile ilgili bazı bilgiler şu şekildedir: Merkezkaç kuvvet. Dönme hızı. Cismin hızı. Coriolis kuvvetinin etkileri arasında atmosfer olayları ve balistik füzelerin hareketi ile uzun mesafeli uçuşların etkilenmesi yer alır.

Kütleçekim dalgaları, uzay-zaman dokusundaki çok küçük dalgalanmaları tespit edebilen girişimölçer (interferometre) tabanlı detektörler ile gözlemlenir. Lazer Interferometer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO), bu tür dalgaların doğrudan tespitinde kullanılan ana araçlardan biridir. Bilim insanları, yer kabuğu hareketleri gibi diğer küçük hareketleri elemek için LIGO'nun iki farklı ABD lokasyonunda konumlandırılmasını kullanmıştır. Kütleçekim dalgalarının tespiti, aynı zamanda Laser Interferometer Space Antenna (LISA) gibi yörüngeye yerleştirilecek sistemler ile de hedeflenmektedir.

Doppler olayı, genel görelilik ile şu şekilde açıklanabilir: Kütleçekim etkisi: Kütleçekimi altında, cisme doğru gelen ışık demetinin dalga boyu azalır (frekansı artar), ışık mavi görünür. Galaksilerin hareketi: Birçok galaksinin hızı ölçülmüş ve tayf çizgilerinin, tayfın kırmızı ucuna doğru kaydıkları görülmüştür. Doppler olayı, ayrıca, hareket eden cisimlerin yönlerini ve hızlarını belirlemede de kullanılır.