Küçük Yeşil Adamlar: Jocelyn Bell'in Pulsarları Keşfi
Ön Bilgi
1967 yılında Cambridge Üniversitesi'nde doktora öğrencisi olan Jocelyn Bell, gökyüzünden gelen düzenli radyo sinyallerini inceleyerek bilim tarihinde pulsarların ilk gözlemsel kanıtını ortaya çıkardı. Keşif, başlangıçta dünya dışı yaşam izi olduğu düşünülen sinyallerin, aslında hızla dönen nötron yıldızları olduğunu göstererek astronomide yeni araştırma alanlarının kapısını araladı.
1967 yılında Cambridge Üniversitesi’nde çalışan genç astronomi öğrencisi Jocelyn Bell, gökyüzünden gelen radyo sinyal verilerini içeren uzun kâğıt yığınları arasında alışılmadık bir örüntü fark etti. Bu örüntü diğerlerinden farklıydı ve düzenli aralıklarla tekrarlanan radyo darbelerinden oluşuyordu. Sinyal yaklaşık her 1,3 saniyede kendini gösteriyordu. O tarihte gökbilimcilerin bu sinyalleri üreten bir gökcismi hakkında bilgisi yoktu. Araştırma ekibi kaynağın ne olduğunu anlamaya çalışırken sinyale geçici olarak LGM-1 (Little Green Men — Küçük Yeşil Adamlar) adını verdi. İsim bilimsel tanımlama olmaktan ziyade, araştırmacıların olağandışı sinyal için kullandığı esprili takma addı. Sinyalin düzenliliği kısa süreliğine yapay kaynak ihtimalini akla getirse de ilerleyen aylarda ortaya çıkacak yeni gözlemler, bunun başka uygarlığın mesajı olmadığını gösterecekti. Söz konusu sinyal, bugün pulsar olarak bildiğimiz yeni gökcismi türünün ilk gözlemsel kanıtıydı.
Jocelyn Bell, 1960’ların ortasında Cambridge Üniversitesi’nde doktora çalışmasına başlayarak Antony Hewish’in radyo astronomisi grubuna katıldı. Ekibin amacı, gökyüzündeki radyo kaynaklarının davranışlarını incelemekti. Çalışma için Cambridge yakınlarındaki Mullard Radio Astronomy Observatory’de Interplanetary Scintillation Array isimli büyük radyo teleskop dizisi kuruluyordu. Sistemin kurulumunda görev alan Bell, uzaydan gelen radyo dalgalarını ölçüp kâğıt üzerine aktaran teleskobun kayıtlarını incelemekle sorumluydu. O dönemde modern bilgisayarların astronomik verileri otomatik taradığı sistemler henüz mevcut değildi. Çalışmanın kritik aşaması, Dünya kaynaklı radyo girişimlerini uzaydan gelen gerçek sinyallerden ayırmaktı.
Bell’in dikkatini çeken sinyal, diğer radyo girişimlerinden farklı davranıyordu. Dünya kaynaklı radyo sinyali söz konusu olduğunda, kaynağın gezegenin dönüşüyle birlikte gökyüzündeki konumu değişmiyor, sinyalin belirli saatlerde ortaya çıkması bekleniyordu. Bell ise belirli gökyüzü bölgesinden gelen ve yıldız zamanına bağlı tekrar eden iz tespit etti. 28 Kasım 1967’de aynı kaynak yeniden kayda girdi. Bu kez yaklaşık 1,337 saniyelik aralıklarla tekrarlanan çok daha belirgin radyo darbeleri kaydedildi. Doğal astronomik kaynağın böylesine kısa aralıklarla düzenli sinyaller üretmesi beklenmiyordu. Bilinen astronomik cisimlerin davranışına uymayan ve henüz gözlemsel örneği bulunmayan nötron yıldızları ihtimalini barındıran bu kaynağa LGM-1 ismi işte o günlerde verildi.
Eğer LGM-1 uzak uygarlığın gönderdiği yapay sinyalse, başka kaynaklarda benzerlerinin bulunması beklenmeyebilirdi. Fakat araştırmacılar kısa süre içinde ilkine benzer üç farklı kaynak daha tespit etti. Gökyüzünün farklı bölgelerinden gelen düzenli sinyallerin aynı yapay kaynaktan veya Dünya’daki tek vericiden kaynaklanma ihtimali böylece tamamen ortadan kalktı. Ortada yeni astronomik olgu olduğuna dair güçlü kanıtlar mevcuttu. CP 1919 (Cambridge Pulsar 1919) olarak adlandırılan ilk kaynak, bugün PSR B1919+21 ismiyle biliniyor.
Pulsarlar, büyük kütleli yıldızların yaşamlarının sonunda çekirdeklerinin kendi kütleçekimi altında çökmesiyle oluşan nötron yıldızlarının özel sınıfıdır. Olağanüstü yoğunluğa sahip bu gökcisimleri çok hızlı dönerken güçlü manyetik alanlar barındırır. Manyetik kutuplardan yayılan elektromanyetik ışınım, yıldızın dönüşüyle birlikte uzayda süpürülür. Işınım demeti Dünya’nın üzerinden geçtiğinde radyo teleskoplar bunu düzenli darbeler halinde algılar. Deniz fenerinin dönüşü sırasındaki ışık parlamalarına benzeyen bu geometrik durum, Bell’in kâğıt kayıtlarında gördüğü darbelerin temel fiziksel açıklamasıdır.
Pulsarların daha önce bulunamamış olmasının temel nedeni, radyo astronomisinin o güne kadar gökyüzündeki zayıf kaynakları uzun süreler boyunca ölçmeye odaklanmasıydı. Pulsarların kısa aralıklarla tekrarlanan darbelerini yakalayabilmek için yüksek zaman çözünürlüğünde gözlemler gerekiyordu. Bell ve Hewish’in kullandığı teleskop dizisi tam da bu yüksek çözünürlüğü sağlıyordu. Başka bilimsel amaçla toplanan veriler, daha önce bilinmeyen gökcisminin izini ortaya çıkarmıştı.
Keşif, nötron yıldızlarının varlığı konusunda reddedilemez gözlemsel dayanak sunarak yoğun madde fiziği, kütleçekim alanları ve yıldız evrimi gibi pek çok araştırma alanında vazgeçilmez laboratuvar ortamı yarattı. İlerleyen yıllarda ise konu bilim tarihinin tartışmalı başlıklarından birine dönüştü. 1974 yılı Nobel Fizik Ödülü, araştırmanın başındaki Antony Hewish ile radyo astronomisindeki öncü çalışmaları nedeniyle Martin Ryle’a verildi. İlk sinyali fark eden kişi olmasına rağmen Jocelyn Bell Burnell ödül alan isimler arasında yer almadı. Bu durum bilim dünyasında keşif katkılarının nasıl değerlendirildiği sorusunu gündeme getirdi. Keşif her ne kadar kolektif analiz sürecinin sonucu olsa da Bell’in bilim tarihindeki rolü zamanla tartışılmaz kabul gördü ve 2018 yılında kendisine Breakthrough Prize in Fundamental Physics (Temel Fizik Çığır Açan Gelişme Ödülü) takdim edildi.
1967’de kaydedilen sinyal, bugün astronomi tarihinin dönüm noktalarından biri sayılıyor. Araştırmacıların o dönemde kâğıt üzerindeki düzenli birkaç mürekkep çizgisi olarak gördüğü işaret, evreni araştırmak için kusursuz doğal saatler gibi kullanılabilecek hızla dönen nötron yıldızlarıydı. Keşif, bilimde bazen en derin gerçeklerin en gösterişsiz biçimde ortaya çıktığını gösterdi.
Kaynaklar