İnsanlığın en büyük bilimsel işbirliği ama Türkiye yok!

İki nötron yıldızının çarpışıp birleşmesini bir sanatçı böyle hayal etmiş.

Cody Messick’in cep telefonu 17 Ağustos 2017 sabahı yerel saatle 08.41’de titreşti.

Messick, Pennsylvania State University’de çalışan bir fizikçi ve meşhur kütle çekim dalgaları gözlemcisi LIGO’nun o sabahki nöbetçi ekibinin bir üyesi.

Telefonuna baktı, “Vaayy” diye geçirdi içinden. LIGO güçlü bir kütle çekim dalgası saptamıştı. Hemen bilgisayarının başına geçti, LIGO verilerini kontrol etti.

LIGO, Amerika’nın iki ucunda iki gözlem istasyonu. Biri Doğu kıyısında, Livingstone Louisiana’da; diğeri Batı kıyısında Hanford Washington’da. İki istasyon da, kocaman bir L harfi şeklindeki bir kaç kilometrelik beton tüneller. Bu tünellerin içinde de, insanoğlunun bugüne kadar yaptığı en hassas lazer ölçüm cihazı var. Daha doğrusu L harfinin iki kanadına doğru giden ve aynaya çarpıp geri dönen iki lazer ışını var. Bu ışınların tünel boyunca gidiş geliş süresi çok hassas biçimde ölçülüyor. Eğer tünel uzarsa veya kısalırsa, bu uzama veya kısalma milimetrenin on binde biri kadar bile olsa cihaz bunu ölçecek hassaslıkta.

“Koca beton tünel neden uzasın veya kısalsın” diye aklınızdan geçiriyor olabilirsiniz. Kütle çekim dalgaları bütün nesnelerin içinden geçebiliyor ve geçerken de nesnenin kısacık bir süre için uzamasına veya kısalmasına neden oluyor. Yani evet, güçlendirilmiş betondan yapılmış o tüneller de uzayıp kısalabiliyor ve bunu lazer ışını sayesinde saptayabiliyor insanlık.

Amerikalılar LIGO’dan iki tane yaptılar; çünkü birinin verisinin ötekisi tarafından sağlamasının yapılması gerekiyor. Şimdi artık LIGO’nun bir de Avrupa’da, İtalya’da bir kardeşi var VIRGO. Bu üç gözlem istasyonu sürekli ortak çalışıyor.

100 saniyelik dalga

Başa dönelim; Cody Messick bilgisayarının başına geçti ve LIGO verilerine bakmaya başladı. Bu arada bütün nöbetçi ekip üyeleri telekonferansla birbirlerine bağlandılar ve hepsi aynı verilere bakmaya başladılar. Veriler, bizim güneşimizden biraz büyük iki sert objenin birbiriyle çarpıştığını gösteriyordu. Fakat bu çarpışmanın LIGO’nun daha önce kaydettiği çarpışmalardan bir farkı vardı; dalgalar daha uzun sürmüştü, yaklaşık 100 saniye.

Onlar bu verilere bakıp konuşurken bir alarm geldi. Bu kez alarmı NASA’nın uzaydaki Fermi adlı gamma ışını teleskopu veriyordu. Teleskop, LIGO’nun kaydettiği kütle çekim dalgasının bitmesinden sadece 1.7 saniye sonra büyük bir gamma ışıması saptamış ve bu olaya otomatik biçimde GRB170817A adını vermişti. (Gamma Ray Burst 17 Ağustos 2017 A yani.) LIGO’nun bilgisayarları da kaydedilen olaya GW170817 (Gravitational Wave 17 Ağustos 2017) adını vermişti zaten.

LIGO ekibi, ilk tespitten 40 dakika sonra, yani Amerika Doğu saatiyle 09.21’de 70 civarında bilimsel araştırma ortağına alarm vermişti bile. Bu ortaklar dünyanın dört bir yanındaki astronomlardı, kimi konvansiyonel teleskoplarla kimi radyo teleskoplarıyla kimi de uzaydaki teleskoplarla evreni tarayan insanlar.

17 Ağustos 2017 günü dünya çapında bir bilimsel alarm verildi. Sarı noktalar LIGO ve VIRGO, mavi noktalar ise dünyanın neresinde teleskopların gözlem yaptığını gösteriyor. Ayrıca uzaydaki 7 ayrı teleskop da bu işbirliğine katıldı; Türkiye yoktu. 

“Koş Seher yıldızlar çarpıştı”

Bu ilk alarmdan dört buçuk saat sonra bir alarm daha verildi; bu sefer daha spesifikti alarm çünkü veriler daha iyi derlenip toplanmıştı. LIGO, VIRGO ve Fermi’den gelen bu alarmlar dünya çapında bir yarışı da başlattı. Herkes gökyüzünde ne olduğunu anlamaya çalışıyordu.

Ne olduğunu gözleriyle gören ilk kişi, muhtemelen Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden Charles Kilpatrick oldu. Şili’de konuşlu 1 metrelik gayet mütevazı bir teleskopu yöneten ekipteydi. Bilgisayarının başına geçti, gökyüzünü taramaya başladı ve NGC 4993 adlı galakside aradığını buldu. Elinde NGC 4993’ün eski bir görüntüsü vardı ve yeni baktığı görüntüde önemli bir fark gözüküyordu. Ekibi gözlenen bu olaya hemen SSS 17a adını verdi.

Üç olayın, yani GW170817, GRB170817A ve SSS17a’nın aslında aynı olay olduğunun anlaşılması çok da uzun sürmedi.

Birbirinin yörüngesinde dolanan iki nötron yıldızı kaçınılmaz sona ulaşmış ve birbirlerine çarparak bir kara delik oluşturmuşlardı.

Atanamamış kara delikler

Burada biraz durup nötron yıldızlarının ne olduğunu konuşalım. İlla bir şeye benzeteceksek, nötron yıldızlarını atanamamış kara deliklere benzetebiliriz.

Bizim güneşimize kıyasla devasa yıldızlardır bunlar ama yakıtları bitmeye başladığında, yeterince büyük olmadıkları için kendi içlerine doğru çöküp tek başlarına bir kara deliği oluşturamazlar. Hayal edilemez bir yoğunlukta ve görece küçüktürler. Kendi etraflarında çok büyük hızlarda dönerler. Astro fizikçiler ve teorik fizikçiler arasında bir tartışma da var. Bazılarına göre bu yoğunluk ve dönüş hızı nedeniyle nötron yıldızları kusursuz birer küre şeklinde. Ama başkaları, nötron yıldızlarının üzerinde yer yer yüksekliği 1 milimetreyi (yanlış okumadınız, milimetre) bulan “dağların” olduğunu iddia ediyor.

Nötron yıldızları görece geç keşfedildi. Daha doğrusu teorik olarak varlıkları tahmin ediliyordu ama 60’ların sonlarında ilk kez bir kadın astronom olan Burnel tarafından gözlendiler. Ama maalesef Nobel’i Burnel değil bir erkek olan hocası aldı!

Benzer şekilde kara deliklerin varlığını da teorik olarak tahmin ediyor, onların varlığına dair bazı dolaylı delillere de sahiptik ama kara delik diye bir şeyin fiziki gerçeklik olduğunu bize LIGO kanıtladı aslında. Eğer yakıtı bitip kendi içine doğru çökmeye başlayan yıldız yeterince büyükse öyle büyük bir kütle çekimi yaratıyor ki ışık bile bu çekim kuvvetini yenip dışarı çıkamıyor. O yüzden bu süper yoğun nesnelerin adı “kara delik.” Yoksa uzayda bir delik falan yok, sadece yakınına gelen her şeyi yutan bir süper yoğun nesne var.

Her neyse, LIGO geçmişte süper büyüklükte kara deliklerin birbiriyle çarpışıp tek bir kara deliğe dönüşmesini gözlemlemişti. Nasıl kara delikler uzun süre birbirlerinin etrafında dönüp sonunda çarpışıyorsa, benzer bir durum nötron yıldızları için de geçerli ve işte 17 Ağustos günü dünya bunu gözledi.

Üstünde tarih de var, soldaki resim 17 Ağustos günü çekildi, sağdaki ise 4 gün sonra. O işaretli noktanın maviden kırmızıya kayması, ağır elementlerin nasıl oluştuğuyla ilgili teorileri doğrulaması bakımından önemli.

Üç sebeple çok özel bir gözlem

Bu gözlemi bizim için özel yapan birkaç unsur var. 

Bunlardan birincisi, LIGO ve VIRGO’nun kütle çekim dalgası olarak gözlediği bir olayı gözümüzle de gördük; çünkü çarpışma sonucu ortaya bizim görebileceğimiz nitelikte elektro manyetik dalgalar çıktı. Kara delik çarpışmasında çıkmıyor bunlar.

İkincisi, insanlık tarihinin en büyük, en kapsamlı bilimsel işbirliğine tanık olduk bu gözlem sırasında. LIGO’nun verdiği alarmla harekete geçen 70 ayrı araştırma grubu, kabaca 4 bin civarında astro fizikçiden oluşuyordu. 4 bin de, dünya üzerindeki bütün astrofizikçilerin üçte biri hemen hemen. Bugün ortaya 30’dan fazla bilimsel makale çıktı; kim bilir daha kaç tane çıkacak. (Maalesef bu bilimsel ortaklıklar içinde Türkiye’den bir gözlemevi ve grup bulunmuyor. Bildiğim kadarıyla bu 4 bin kişilik astrofizikçi grubu içinde Türkiye’den gelme tek kişi, ülkemize doktora sonrası çalışmalar için gelen bir İtalyan olan Massimiliano de Pasquale. Dünyadan ne kadar koptuğumuzu ve bu kopuşu ne kadar içselleştirdiğimizi düşünüp üzülmemek elde değil.)

Üçüncüsü, kimya derslerinden bildiğimiz o meşhur periyodik tablodaki yüksek atom numaralı ağır elementlerin nasıl meydana geldiğiyle ilgili teorilerimiz vardı ama ilk kez bu teorilerin bazılarının doğru bazılarının yanlış olduğunu deneysel yolla gözlemleme imkanımız oldu bu çarpışma sayesinde.

Bizim güneşimiz dahil bütün yıldızların ana yakıtı en temel, en basit atom olan hidrojen. Güneşimiz, iki hidrojen atomunu müthiş bir basınç ve sıcaklık altında birleştirip bir helyum atomu haline getiriyor. Bu işlem sırasında ortaya çıkan enerji de dünyamızda hayatı mümkün kılıyor.

Yıldızlar zaman içinde hidrojenlerini yaka yaka bitiriyor, helyumla hidrojen birleşiyor lityum oluyor, helyumla helyum birleşiyor berilyum oluşuyor vs. Ama yıldızlar sıra atom numarası 26 olan demire gelince orada duruyor.

Ne bileyim, atom numarası 78 olan platin, 79 olan altın veya 92 olan uranyum gibi atomların nasıl ortaya çıktığına dair genel bir anlayışımız ve teorilerimiz vardı.

Bir teori, nötron yıldızlarının çarpışması sonrası kara delik oluşurken bazı artık nötron ve protonların etrafa saçıldığını ve bunların da kısa zamanda ağır elementleri oluşturduğunu söylüyordu. Şimdi gözlemler bu teorinin doğru olduğu yönünde.

Haberi “Uzayda altın var” diye gören gazete

Türkiye maalesef böyle konulara o kadar uzak ve dünyadan o adar kopuk ki, LIGO’nun ve bilimsel ortaklarının bulduklarının açıklandığı basın toplantısı tek bir gazetemizde bile birinci sayfada kendine yer bulamadı. Oysa dünyanın bütün ciddi gazetelerinde haber manşetteydi. Sadece birinci sayfalar da değil, pek çok gazetemiz bir haber olarak iç sayfalarında bile bu müthiş gözlemden söz etmemişti, edenlerden biri ise “Uzayda dünya kadar altın oldu” başlığını tercih etmişti. Okuyucunun ilgisini böyle çekeceğini düşünüyordu herhalde.

Hayat kırıklığı yaratmak istemem ama bir kere o ağır elementler için birkaç milyon yıl beklemek gerekecek. Ama o da dert değil; bugün şu anda ışık hızıyla hareket eden bir rokete binsek dahi ‘olay yeri’ne 130 milyon yılda varabiliriz ancak.

Bu da bizi en başa getiriyor: Amerika’nın doğu kıyısında 17 Ağustos sabahı kaydedilen bir gözlem, aslında 130 milyon yıl önce yaşanmış bir olayı haber veriyordu. Ve bundan 130 milyon yıl önce yaşanmış bu çarpışmayı gözlemek için saatler içinde binlerce bilimci dünyanın dört bir yanında harekete geçmişti bile. Türkiye hariç.

(Not: Bu yazıyı yazmak için pek çok kaynaktan yararlandım ama en çok yararlandığım kaynak Nature dergisinin ilgili haberi oldu. Habere bu linkten ulaşabilirsiniz.)