KARANLIK MADDE & KARANLIK ENERJİ
Siz, ben, güneş, yıldızlar kısacası gördüğümüz her şeyin ortak bir noktası var. Bilinen evrendeki neredeyse her şey atomlardan oluşmuştur, ancak evrenin bilmediğimiz, yeni yeni keşfettiğimiz bir yönü daha bulunmakta. Bedenlerimiz, evlerimiz, dünyamız hatta uçsuz bucaksız uzay bile gizemli bir maddeyle iç içedir. Birçok bilimcinin ilk başta varlığına dair şüphelerinin olduğu maddenin tuhaf bir şekli, 2009'da inanılmaz duyarlı parçacık detektörü onun ilk belirtilerini yakaladı. Bir şeyi görememeniz orada hiçbir şeyin olmadığı anlamına gelmez.
Vera (Cooper) Rubin
Her şey 1960'larda Vera (Cooper) Rubin adında genç bir astronom uzayın o güne kadar araştırılmamış bir yönü üzerinde çalışmaya karar vermesiyle başladı. O günlerde birçok fizikçi ve astrofizikçi galaksilerin merkezindeki karadelikler üzerinde çalışıyorlardı. Aslında galaksiler ile ilgili hareketleri dışında çok da bilinmeyen yok gibiydi. İlk önce, samanyolu galaksisine en yakın galaksi olan andromeda galaksisini incelemeye başladı. Çoğu galaksi gibi yıldızlardan oluşan yoğun bir merkezi vardı. Aynı bizim güneş sistemimizdeki gibi milyarlarca yıldızın galaksinin merkezi etrafında Newton hareket kurallarına uygun dönmekte olduğu bekleniyordu. Newton’un kurallarına göre bir güneş sistemi modelini ele aldığımızda, güneşten uzaklaştıkça gezegenlerin hızı azalmaktadır. Vera'nın görmeyi umduğu şablon tam da bu olmalıydı. Ancak Vera'nın bulduğu şey bu değildi. 2 yıl boyunca Andromeda galaksisindeki 90 kadar yıldızın hareketi incelendi. Çıkan sonuç çok şaşırtıcıydı. Bütün yıldızların aynı hızda, yani saniyede 250 km hızda hareket ediyordu. Bu güneş sistemi şablonuna uymuyordu. Bu durum için tek açıklama; galaksinin merkezinden uzakta bir yıldız için çekim gücünün azalmadığıydı. Ama bunun için galaksilerin kütlesinin astronomların görebildiğinden çok daha fazla olmalıydı. Bu durumun açıklaması şuydu; ortada görünmeyen ama kayda değer miktarda bir madde olmalıydı. Gerçekte belki de galaksideki %90 ya da %95 oranında görünmez madde bulunmalıdır. Bilim adamları bu maddeye karanlık madde adını verdiler.
Albert Einstein uzayı kütle çekimi ile eğilebilir yumuşak bir materyal olarak görmüştü. Kütlesi olan herhangi bir şey, bir yıldız veya bir galaksi uzayın yapısını bükebilir ve mercek etkisi yaratabilir. Uzayın bükülmesiyle, yol alan ışık da bükülür. Karanlık madde ışığı yansıtmaz emmez ve yaymaz, ışık onun içinden etkilenmeden geçer. Yani karanlık maddenin varlığını ispatlamak için başka bir şeye bakmak gerekir. Kütleçekimsel olarak etrafında görebildiğimiz şeylere bakmak gerekir. Dr Richard Massey (Edinburgh üniversitesi) teleskoplarla uzak galaksilerdeki yıldızları incelerken elde edilen görüntülerde kavisli ışık kırılmalarının olduğunu gözlemledi. Bu durumun oluşması için görünen kütlenin 5 katı büyüklüğünde karanlık maddenin olmasıyla mümkün olmalıydı. Işığın bükülüp kavisli görüntülere dönüşmesi için ancak yıldızların yani galaksilerin önündeki güçlü kütle çekiminin (karanlık maddenin) etkisiyle oluşur.
Hubble Uzay Teleskobu ile çok sayıda galaksilerin ve yıldızların boyutlarını doğru bir şekilde ölçebilecek hassasiyette görüntüler elde edilmekte. Bu galaksilerden gelen ışığın bize ulaşmadan önce karanlık maddenin içinden geçerek kırılması ve doğan şekil bozulması sayesinde evrenin görünmeyen kısmının haritasını çıkarmak mümkün. Galaksinin diğer ucundaki bir yıldızdan dünyamıza doğru gelen ışın kara madde tarafından kırılmalara uğrar. Bu bükülmeler aynı zamanda karanlık maddenin hatlarının ortaya çıkmasını sağlar.
Soldaki: görülebilir evren / Sağdaki: Karanlık madde
Karanlık madde ile bilinen evrenin üst üste gelmiş hali
Karanlık madde evrenimizin iskeletidir. Karanlık madde bildiğimiz her şeyin oluşumuna neden olur. Karanlık madde olmadan galaksiler olmazdı. Galaksiler olmadan yıldızlar olmazdı. Yıldızlar olmadan gezegenler olmazdı. Gezegenler olmadan hayat olmazdı. Işıkla etkileşim içerisinde olmadığını biliyoruz. Kütle çekimi gücünden etkilendiğini biliyoruz.
2004 yılında astronomların teleskoplarla görüntülediği iki galaksinin çarpışmasında, karanlık maddenin farklı bir özelliğini daha keşfettiler. Çarpışma sırasında ve sonrasında görülen evren gittikçe yavaşlarken, karanlık madde hız kesmeden yoluna devam etmekteydi. Karanlık maddenin ne olabileceği ile ilgili birçok teori var. Karanlık madde için en favori teori, kara maddenin “süper simetrik parçacık” olduğu teorisidir. Bu teoriye göre, bilinen evrendeki tüm nesnelerin aynadaki görüntüsü gibi karşıt bir görüntüye sahip olmalıdır. Çok zayıf olan kütle çekimi gücü haricinde sıradan maddeyle hiçbir şekilde etkileşime girmeyen bu karanlık bilginin içerisindeki ekstra parçacık kümeleridir.
Bilim adamları karanlık madde parçacıklarına “WİMP” (Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık) adını verdiler. Wimp’ler çok nadiren normal madde atomlarıyla etkileşime girerler. Dünyamız sıradan madde parçacıklarıyla dolu olduğundan Wimp’leri yakalamak ve üzerinde çalışmak çok zordur. Ancak şu ana kadar yapılan deneysel çalışmalarda Wimp’lerin izine rastlanmadı.
Bilim insanları büyük patlama (Bing Bang) önce ki evrenin nasıl olduğuna dair bir veri elde etmek için yaptıkları çalışma sonucunda, yeni bir olguya daha ulaştılar. Yapılan çalışmada büyük patlamadan sonra evrenin büyümesinin yavaşlayıp kütle çekimi sonucunda küçülüp tekrar içe çökeceği varsayımıydı. Ancak evrenin git gide daha da hızlanarak birbirinden uzaklaştığıydı. Bu durumu ortaya çıkaran olguya bilim adamları kara enerji adını verdiler. Evrenin % 5 sını bildiğimiz atomlardan oluşurken, %23 evrenin iskeletini oluşturan karanlık madde, geriye kalan %72 sini ise karanlık enerjinin oluşturduğuydu. Bilim insanlarının şu anki endişesi giderek güçlenen evrenin 4’te 3’ünü oluşturan karanlık enerjinin evreni parçalayıp, parçalamayacağıdır.
Bilimcilerin en iyi anladıkları karanlık maddenin evrenin ilk 7 milyar yılında onun şekillenmesini belirlemede dominant güç olduğudur. Galaksilerin şekillenmesine neden olan, görünmez kütlesiyle sıradan maddeyi etkileyen karanlık maddeydi. Evrenin ikinci 7 milyarlık döneminde ise karanlık enerji büyüyerek karanlık maddeyi geçti ve görünüşe göre şu an kozmik yarışın galibi durumunda, aynı zamanda galaksileri birbirlerinden gittikçe uzaklaştırıyor. Eğer evrenin genişlemesinin çok detaylı hikâyesi öğrenilirse, karanlık enerji ile ilgili teoriler arasında bir farklılaşma yaratır. Ortada birbirlerine rakip birkaç teori mevcut. Bunlardan biri olan ''hayalet enerji'' teorisi. Bu teoriye göre evrenin genişlemesinin hızlanacağı ve sonunda onu parçalayacağıdır. Güneş sistemleri parçalanacak, sonra yıldızlar ve sonunda evrenin yapıtaşları atomlar ve parçacıklar parçalanacak ki buna büyük yırtılma deniyor. Ancak bu tehditkâr ve karanlık resimde parlak bir nokta da bulunmakta. Hakkında çok az şey bildiğimiz karanlık maddenin anlaşılması karanlık enerji hakkında daha çok bilgiye ulaşılacaktır. Şu ana kadar karanlık madde ile karanlık enerji arasındaki mücadele bizim açımızdan olumlu seyretti. Bundan sonrası şuan muamma gibi görünüyor.
Kaynak:
1. Vera (Cooper) Rubin - Astronom
2. Saul Perlmutter – Lawrance Berkeley National Lab.
3. Dr Richard Massey (Edinburgh üniversitesi)
4. David Nathaniel Spergel - American theoretical astrophysicist
