Einstein'ı Dünyaca Tanınır Hale Getiren Deney: Eddington Deneyi

Albert Einstein, 1915'te genel görelilik teorisini (GR) yayınladı. Einstein teorisinde, yerçekiminin Isaac Newton'un belirttiği gibi nesneler arasında belirli bir mesafede etkili olan bir kuvvet olmadığını savundu. Bunun yerine yerçekiminin, bir nesnenin kütlesinin uzayın bükülmesine neden olmasından kaynaklandığını ileri sürdü. Bu açıdan bakıldığında, Güneş etrafında yörüngede bulunan bir cisim aslında düz bir çizgide fakat güneşin kütlesi tarafından bükülmüş uzayda ilerlemektedir. Bir ışık huzmesi bile uzayın bu kavisli bölümünden geçerken bükülür. Aslında iki teori, temelde karşıt olmalarına rağmen neredeyse tüm kütle çekim ve ışık testleri için oldukça benzer tahminlerde bulunuyordu. Sonuç olarak hangisinin evrenin temel yasalarını daha doğru bir şekilde tanımladığını anlamaya çalışmak boşunaydı.

Britanya Kraliyet Gökbilimcisi Sir Frank Watson Dyson, 1917'de sorunu çözmek için mükemmel bir deney tasarladı. 29 Mayıs 1919'da tam Güneş tutulması, Güneş parlak Hyades yıldız kümesinden geçerken meydana gelecekti. Dyson, yıldızlardan gelen ışığın Dünya'ya giderken güneşin çekim alanından geçmesi gerektiğini ancak tutulmanın karanlığı nedeniyle görülebileceğini fark etti. Dyson’a göre bu, yıldızların gökyüzündeki yer çekiminin değiştirdiği konumlarının doğru şekilde ölçülmesine olanak tanıyacaktı.

Deneyi yöneten Eddington, ilk olarak Ocak ve Şubat 1919'da yıldızların gerçek konumlarını ölçtü. Ardından Mayıs ayında Afrika'nın batı kıyısındaki Gine Körfezi'nde bulunan bir adaya, Príncipe'ye giderek tutulma sırasında yıldızların Güneş'in yerçekimi merceğinden görülen konumlarını ölçtü. Bunun yanı sıra Eddington, tutulmanın Príncipe üzerindeki bulutlar tarafından engellenmesi ihtimaline karşı Brezilya'nın Sobral kentinden ölçüm almaları için bir grup gökbilimciyi de oraya gönderdi. Her iki yerde de gökyüzü açıktı ve gökbilimciler altı dakikalık tam tutulma sırasında birkaç fotoğraf çektiler. Eddington İngiltere'ye döndüğünde Príncipe'den aldığı veriler Einstein'ın tahminlerini doğruladı. Eddington bulgularını 6 Kasım 1919'da açıkladı. Ertesi sabah, o zamana kadar teorik fizik alanında pek tanınmayan bir isim olan Einstein, dünya çapındaki büyük gazetelerin ön sayfalarında yer aldı. Ertesi gün Times'da "Bilimde devrim: yeni evren teorisi: Newtoncu fikirler devrildi" manşetleri atılırken, New York Times da şu şekilde bir başlık atıyordu: "Göklerde ışıklar çarpık: Einstein'ın teorisi zafer kazanıyor." Einstein’ın dünya çapında ün salması bu şekilde gerçekleşmişti.

Daha sonraki Güneş tutulmaları da Einstein'ın teorisiyle tamamen tutarlı sonuçlar verirken Hubble teleskobu tarafından çekilen çok daha sonraki fotoğraflar, güçlü yerçekimi alanları tarafından üretilen uzayın daha da muhteşem çarpıtmalarını ortaya çıkardı. Bazı görüntülerde, devasa galaksi kümelerinin etrafındaki yıldız ışığı uzun gergin şeritler halinde bükülmüştü ki bu görüntüler büyük yıldız kümelerinin etrafındaki uzayın kıvrılmasının çok daha güçlü olduğunu gösteriyordu.

Yüzyılın ilerleyen dönemlerinde gökbilimciler galaksilerin dönüş hızlarının normalde birbirlerinden ayrılmalarını gerektiren düzeyde olduğunu keşfettiler. Onları bir arada tutacak ekstra yerçekimini sağlayan görünmez bir tür karanlık madde olmalıydı. Aslında bilim insanları artık gördüğümüz yerçekimi etkilerini açıklamak için evrende normal maddeden beş kat daha fazla karanlık madde olması gerektiğine inanıyordu. Lakin bilim insanları bugüne kadar karanlık madde parçacıklarını doğrudan tespit etme konusunda hiçbir başarı elde edememişti. Einstein'ın genel görelilik teorisi, dalgaların özellikle büyük kütleli iki nesne birbiriyle çarpıştığında ortaya çıkacağını öngörüyordu. Bununla birlikte Einstein bu son derece uzak olayların uzayda yaratacağı küçük dalgalanmaları tespit etmemizin mümkün olmadığını düşünüyordu. Ancak 2016 yılında gökbilimciler, dalga boyu metrenin sadece birkaç yüz milyarda biri kadar olan titreşimler tespit ettiklerini açıkladılar ve bunların, Dünya'dan milyarlarca ışık yılı uzaklıkta çarpışan iki kara deliğin yol açtığı yerçekimsel dalgalar tarafından tetiklendiği sonucuna vardılar.

Işığın büyük nesnelerin etrafında bükülmesi günümüzde ‘yerçekimsel merceklenme’ olarak bilinir ve astrofizikte önemli bir araçtır. Fizikçiler artık karanlık maddeyi ve evrenin genişlemesini anlamaya çalışmak için yerçekimsel merceklenmeyi kullanmaktadır.

Cowen'ın belirttiği gibi: "Bu deney, bilim tarihinde başka hiçbir şeye benzemeyen bir döneme işaret etmektedir." Başka bir deyişle, bu yüzyıl yerçekiminin yüzyılı olmuştur. İşleri gerçekten yoluna koyan ve Einstein'a ününü kazandıran, Eddington'ın yaptığı ilk deneydi. Kennefick'in belirttiği gibi: "Bu tutulmanın gözlemlenmesi, 20. yüzyılın tamamının en önemli bilimsel deneyi olabilir."