LIGO Nedir ve Nötron Yıldızlarını Nasıl Keşfeder?

İnsanoğlu binlerce yıl boyunca evreni sadece gözleriyle, yani ışığı kullanarak izledi. Ancak evrende öyle olaylar gerçekleşir ki, bunlar ışık yaymaz veya yaydıkları ışık toz bulutlarının arkasında gizli kalır. İşte tam bu noktada sahneye LIGO (Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalgası Gözlemevi) çıkıyor. LIGO, aslında bir teleskop değildir; o, evrenin "sesini" duymamızı sağlayan devasa bir kulaktır. Albert Einstein’ın 1916’da öngördüğü kütle çekim dalgalarını tespit etmek amacıyla kurulan bu tesis, nötron yıldızlarının çarpışması gibi devasa olayların uzay-zaman dokusunda yarattığı titreşimleri yakalar. Bu titreşimler, tıpkı sakin bir göle atılan taşın oluşturduğu dalgalar gibi, evrenin dört bir yanına yayılır ve milyarlarca ışık yılı ötedeki Dünya'mıza kadar ulaşır.
LIGO’nun çalışma prensibi, hassasiyetin sınırlarını zorlayan muazzam bir mühendislik harikasıdır. Tesis, birbirine dik iki adet 4 kilometrelik koldan oluşan "L" şeklinde dev borulardan ibarettir. Bu kolların içine gönderilen lazer ışınları, uçlardaki aynalardan yansıyarak geri döner. Eğer uzaydan bir kütle çekim dalgası geçerse, bu dalga uzayın kendisini bir miktar esnetir ve büzer. Bu esneme sonucunda, LIGO’nun kollarından biri mikroskobik düzeyde kısalırken diğeri uzar. Buradaki değişim o kadar küçüktür ki, bir atomun çekirdeğinin genişliğinin binde biri kadardır. LIGO, işte bu imkansız görünen farkı lazerlerin birbiriyle olan etkileşimi sayesinde ölçebilir ve bize "evrende bir yerlerde iki dev cisim çarpıştı" haberini verir. Peki, LIGO nötron yıldızlarını nasıl keşfeder? Bir nötron yıldızı tek başına dururken kütle çekim dalgası yaymaz. Ancak iki nötron yıldızı birbirinin etrafında dönmeye başladığında, bu dans uzay-zamanı dalgalandırır. Bu dalgaların frekansı, yıldızlar birbirine yaklaştıkça artar. LIGO, bu sinyali yakaladığında bir "cıvıltı" (chirp) duyar. Bu sesin tonu ve süresi, bilim insanlarına çarpışan cisimlerin kütlesini söyler. Eğer kütle belirli bir sınırın altındaysa (Güneş'in 1.4 ila 3 katı arası), bunun bir nötron yıldızı olduğu kesinleşir. Kara delikler daha "bas" ve kısa bir ses çıkarırken, nötron yıldızları daha uzun ve karakteristik bir melodiyle kendilerini belli ederler.
Nötron yıldızı keşiflerinde LIGO’nun en büyük zaferi, 2017 yılında gerçekleşen GW170817 olayıdır. LIGO, iki nötron yıldızının çarpıştığını tespit ettiğinde, sadece "sesi" duymakla kalmadı; aynı zamanda bu olayın gerçekleştiği koordinatları dünyadaki tüm teleskoplara bildirdi. Birkaç saat içinde dünyanın dört bir yanındaki optik teleskoplar o noktaya döndü ve çarpışmanın yarattığı ışığı (Kilonova) bizzat gözlemledi. Bu, insanlık tarihinde aynı olayı hem "duyduğumuz" hem de "gördüğümüz" ilk andı. Bu olay sayesinde, evrendeki ağır elementlerin (altın ve platin gibi) aslında bu nötron yıldızı çarpışmalarında üretildiği kanıtlanmış oldu.
Sonuç olarak LIGO, bize evrenin karanlık ve sessiz kalan bölgelerinin kapısını araladı. Artık sadece yıldızların ışığına mahkum değiliz; onların hareketlerini, çarpışmalarını ve uzay-zamanın kendisini nasıl titrettiklerini de biliyoruz. LIGO’nun hassas aynaları, evrenin en yoğun maddesi olan nötron yıldızlarının gizemlerini çözmeye devam ediyor ve her yeni sinyal, bizi evrenin yaratılış kodlarına bir adım daha yaklaştırıyor.