Yerçekimi dalgaları hissedilecek kadar güçlü olabilir mi?
İnsanların yerçekimi dalgalarını hissedip hissedemeyeceği sorusuyla ilgili olarak, öncelikle Lazer İnterferometrik Yerçekimi Dalga Gözlemevi'nin (LIGO) yerçekimi dalgalarını nasıl tespit ettiğini anlayabiliriz.
Einstein'ın genel görelilik teorisine göre, uzay-zamanda herhangi bir kütle nesnesinin ivmesi, uzay-zaman eğriliğinin değişmesine ve dolayısıyla yerçekimi dalgalarının yayılmasına neden olacaktır. Yerçekimi dalgası bir nesneden geçtiğinde, nesne üzerinde sıkıştırma ve gerilme etkileri yaratacaktır.
LIGO, birbirine dik ve 4 kilometre uzunluğunda iki müdahale kolu tasarladı. Bir yerçekimi dalgası iki müdahale kolundan geçtiğinde, bunlardan biri sıkıştırılacak ve kısaltılacak, diğeri gerilecek ve uzatılacaktır. Bir lazer ışını bir ışın ayırıcı tarafından iki ışına bölünürse, her biri girişim kollarından biri boyunca hareket eder ve girişim kolunun diğer ucundaki reflektör tarafından yansıtılır ve sonra tekrar buluşurlar. Yerçekimi dalgası geçerken, iki girişim kolunun uzunluğu farklı hale gelir, bu nedenle alıcıya farklı zamanlarda gelen iki lazer ışını, yerçekimi dalgasının tespit edilebilmesi için girişim saçakları oluşturacaktır.
LIGO tarafından tespit edilen ilk yerçekimi dalgası (GW150914), yıldız oranlı iki kara deliğin birleşmesinden gelir. Bu işlem, 20 milisaniyede güneş kütlesinin üç katına kadar veya güneşe eşdeğer 5,4 × 10 ^ 47 joule açığa çıkarır. Hidrojen nükleer füzyon reaksiyonunun 45 trilyon yıl içinde açığa çıkardığı enerji (güneşin ömrü sadece yaklaşık 10 milyar yıldır) ve gücü, gözlemlenebilir evrendeki tüm yıldızların toplam radyasyon gücünü bile aşıyor, bu yüzden bu aşırı bir Açığa çıkan enerjinin. Bununla birlikte, yerçekimi dalgasının kaynağı 1.3 milyar ışıkyılı uzaklıkta olduğundan, enerjisi uzaklığın karesi ile büyük ölçüde zayıflayacak, dolayısıyla dünyaya ulaştığında enerjinin sadece küçük bir kısmı olacaktır. Yerçekimi dalgası LIGO'dan geçtiğinde, girişim kolunun uzunluğu protonun çapının yalnızca binde biri, yani metrenin 10 milyarda biri kadar değişir.
Bununla birlikte, kütleçekim dalgalarının neden olduğu nesnenin boyutundaki değişimin büyüklüğü, yerçekimi dalgasının enerjisine değil, yerçekimi dalgasının genliğine bağlıdır. Yerçekimi dalgasının genliği mesafenin artmasıyla azalacaktır, uzaklığın ters karesini değil, uzaklığın ters ilişkisini (mesafe doğrusal olmayacak kadar yakın) takip eder.
Örneğin, mesafe yarım 650 milyon ışıkyılı kısaltılırsa, yerçekimi dalgalarının neden olduğu boyut değişikliği metrenin yalnızca 5 milyarda biridir. Mesafe orijinal mesafenin milyarda biri, yani 1.3 ışık yılı olsa bile, yerçekimi dalgaları bir nesnenin boyutunu yalnızca metrenin milyarda biri veya 0.1 nanometresi kadar değiştirecektir.İnsanların bu kadar küçük bir değişikliği hissetmesi imkansızdır.
İnsanların yerçekimi dalgalarını hissetmesi için, yerçekimi dalgalarının kaynağına yeterince yakın olmaları gerekir. GW150914'ün yerçekimi dalgaları, kütleleri Güneş'in 30 katından fazla olan iki sabit yıldızlı kara delik tarafından üretilir.Ufuk çapları yaklaşık 200 kilometre ve birleşen kara deliğin çapı yaklaşık 365 kilometredir. Teoride, insanlar sadece kendilerine yeterince yakın olduklarında yerçekimi dalgalarını hissedebilirler, ancak bunu hissetmeden önce, sürekli yıldızlara sahip böyle bir kara deliğin güçlü gelgit kuvveti tarafından parçalanacaklardır.
Güvenlik açısından mesafenin 10.000 kilometre olduğu varsayılabilir ... Böyle bir mesafede insanlar yaklaşık 1 mm boyutlarında bir değişiklik hissedecekler, bunun insan vücudu üzerinde ne gibi bir etkisi olacağını söylemek zor. Aslında, bu kadar uzakta, kara deliklerin aşırı yerçekimi konusunda endişelenmeye başlayacağız.
Kısacası kütleçekim dalgaları çok büyük miktarda enerji taşımalarına rağmen, onlarla madde arasındaki etkileşim aslında çok zayıftır.Kütleçekim dalgalarının neden olduğu boyut değişikliği etkisini doğrudan hissetmek insanlar için zordur.
