Alternatif yerçekimi kuramlarının astrofiziksel uygulamaları
Astrophysical applications of alternative gravity theories
Yazar: OĞUZHAN KAŞIKÇI
Danışman: PROF. DR. CEMSİNAN DELİDUMAN
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Galaksi = Galaxy

Özet:
Galaksi dönme eğrileri, galaksilerin dış bölgesinde, radyal mesafe değişirken gazların merkez çevresinde aynı hızla döndüğünü göstermektedir. Bu, galaksilerin dış bölgelerinde yerçekiminin ölçek simetrisi özelliklerine sahip olduğuna dair güçlü bir delil olabilir. Bu bakış açısıyla Weyl yerçekimi alan denklemlerinin bazı çözümlerini bulduk. Çözümlerden biri, parçacıkların üzerlerinde  aynı hızla döndükleri kararlı çembersel jeodeziklere sahip bir geometriye karşılık gelir. Bu, tezimizin ilk ana amacıdır. Karanlık madde paradigması iki sütun üzerine oturur. Biri galaksi ölçeklerinde galaksi dönme eğrileri ve diğeri de galaksi ya da galaksi kümeleri tarafından meydana getirilen merceklenme etkisidir. Karanlık madde olgusunu, en azından galaksi ya da galaksi kümesi ölçeklerinde, açıkladığı iddiasında olan herhangi bir yerçekimi kuramı ya da modeli beklenen merceklenme etkisini üretebilmelidir. Dolayısıyla bu, büyük ölçeklerde yerçekimi kuramları için bir güvenilirlik testidir. Bu sebeple, hem bulduğumuz hem de Mannheim-Kazanas uzay-zamanında standart yötemle, galaksi ya da galaksi kümeleri tarafından meydana getirilmiş ışığın bükülme açısını hesapladık. Aynı zamanda Kottler uzay-zamanı için de sonuç elde ettik. Bu sonuç MK için bulunan sonuçta  γ  parametresini sıfırlayarak bulunanla aynıdır. İki uzay-zamanda hesaplanmış bükülme açılarının, koordinat dönüşümleri yapıldıktan sonra aynı olduklarını gösterdik. Daha sonra kozmolojik sabit ve   γ  MK  parametresinin sapma açısı üzerindeki etkilerini tartıştık. Bu sonuçlar da tezimizin ikinci ana sonucudur. Burada bulunan tüm sonuçların Weyl yerçekiminde güçlü merceklenme literatürüne katkısı olduğunu düşünüyoruz.

Abstract:
Galaxy rotation curves show that in the outer region of galaxies gases revolve around
the center at the same speed while radial distance is changing. This might be strong
evidence for that gravity has a scale symmetry property in the outer region. From
this point of view, we found some solutions of field equations of Weyl gravity. One of
the solutions corresponds to a geometry which has stable circular geodesics on which
particles turn at the same speed. This is the first main purpose of our thesis. Dark matter
paradigm sits on two pillars. One is the galaxy rotation curves at the galactic scales and
the other one lensing effect that occurs by a galaxy or galaxy clusters. Any gravity theory
or model which claims it explains dark matter phenomenon at least galaxy or galaxy
cluster scales have to produce expected lensing effect. So this is the reliability test for
gravity theories at very large scales. For this reason, we calculated the bending angle
of light deflected by a galaxy cluster using a standard method in both the spacetime
we found and also Mannheim-Kazanas (MK) spacetime. Also, we obtained the result
for the Kottler spacetime. It is the same result by vanishing the  γ parameter of MK
spacetime. We showed that the bending angle results in the two spacetimes are the
same after performing the coordinate transformation between MK spacetime and the
spacetime we found. Then we discussed the effects of the cosmological constant and  γ
parameter of MK on the deflection angle. These are the second main purpose of our
thesis. We believe that all results found here have a contribution to the literature of strong
lensing in Weyl gravity.