Nedir Bu Karanlık Madde?

Karanlık madde üzerine araştırmalar ve çalışmalar tüm hızıyla devam ediyor ve her geçen gün bilgi birikimimiz artıyor. Karanlık madde hakkında edindiğimiz ve edinecek olduğumuz bilgiler evreni anlamamızda kilit rol oynayacak gibi gözüküyor zamanla… 

   

Büyük Patlama’dan sonraki ilk 150 milyon yıl boyunca galaksiler, yıldızlar veya gezegenler yoktu. Bugün evimiz olan evren tam anlamıyla niteliksizdi.

Zaman geçtikçe ilk yıldızlar oluştu. Bir süre sonra yıldızlar galaksiler etrafında kümelendi. Güneş’in etrafında sekiz gezegen, onların bilinen 166 uydusu ve 5 cüce gezegen dönmeye başladı.

Peki neden bu gezegen ve uydular Güneş’in etrafında sürekli birbirini izleyen taklalar atıyor ama uzayın derin boşluğunda kaybolup gitmiyordu?

Sanırım bu sorunun cevabını hepimiz biliyoruz, kütleçekimi!

Hem  Johannes Kepler (1572-1630)  tarafından keşfedilen gezegensel hareket yasalarının 3.sünden-bir gezegenin yörüngesel periyodunun karesi ile dolandığı elipsin ana eksen uzunluğunun küpünün orantılı olduğunu söyleyen yasa- hem de Isaac Newton’un (1643-1727) kütleçekim yasasından bir gezegenin merkez kütleye daha yakındayken daha fazla kütleçekimsel kuvvete maruz kalacağından bu kuvveti dengelemek için daha fazla hıza sahip olması gerektiğini biliyoruz.

Nitekim yapılan araştırmalar sonucunda Güneş’in etrafında dolanan gezegenlerin hızlarının kıyaslaması görseldeki gibi oluyor. 

1781 yılında Uranüs gezegeni Sir William Herschel tarafından keşfedildi. Yaklaşık 100 yıl önce Newton hareket yasasını ve çekim yasasını ortaya koymuştu. O zaman gökbilimciler hemen Uranüs’ün yörüngesini çalışmaya başladılar. İlginç bir şekilde Uranüs’ün yörüngesi Newton yasalarına tam uymuyordu.

Hemen iki çözüm önerildi; ya daha dışarıda bir gezegen vardı ya da Newton hatalıydı.

Gökmekanikçiler Newton’un yasalarına güveniyorlardı ve başladılar bu tutarsızlığı ne yaratabilir diye düşünmeye , nitekim matematiğin büyük bir zaferi olarak 65 yıl sonra 1846’da Neptün keşfedildi. Demek ki görülen bazı hareketlerden görülmeyen bazı şeyler öğrenilebilir.

Bugün yine 1781 yılındaki bilim insanlarının karşı karşıya olduğu problem gibi bir problemle karşı karşıyayız. Bilim insanları Güneş Sistemine yaptıkları deneyi Samanyolu Galaksisine de yapmak istedi ve inanılmaz bir sonuçla karşılaştı. Galaksinin merkezine yakın olan yıldızlar çok daha hızlı olmak şöyle dursun, daha uzaktakilerden yavaştı.

 

Bu durumda uzak yıldızların yörüngeden kopup gitmeleri gerekiyordu çünkü kurtulma hızına sahiplerdi. Ama böyle bir şey olmuyordu. Üstelik bu durum sadece bizim galaksimizde değil diğer galaksilerde de böyleydi. Tekrar tekrar yapılan araştırmalar aynı sonuçları veriyorlardı.

Yine ortaya iki çözüm seçeneği atıldı; ya Newton yanılmıştı ya da görülemeyen başka bir madde vardı.

Newton yanılıyor olamazdı çünkü uydularımız yörüngelerinde dönüyor, uçaklar uçuyor ve bugün birçok endüstride bu yasaları kullanıyoruz. Dışarıda bir yerlerde göremediğimiz bir madde olmalıydı.

20.yüzyılın insanlığa verdiği en önemli derslerden biri de belki bilinen maddenin evrenin yalnızca yaklaşık %4’ünü oluşturduğunun öğrenilmesidir. Evrenin yaklaşık %72lik bölümünü karanlık enerji ve %24lük bölümünü de karanlık madde oluşturuyor. Karanlık madde ayrıca astronomların derin uzayda gözlemlediği optik yanılmaları da açıklıyor. Galaksilerin görüntülerinde gözlemledikleri garip halka şekilleri ve büzülmeler eğer uzak mesafelerden gelen ışık bile olsa bilinmeyen bir kütleçekimi tarafından bükülmesiyle açıklanabilirdi.

2)Peki bu gizemli ‘’kara madde’’ nelerden oluşur?

Aslında an itibariyle karanlık maddenin nelerden oluştuğundan çok nelerden oluşmadığı hakkında bilgi sahibiyiz denilebilir. Çünkü bilim dünyasının bugün karşı karşıya kaldığı olay oldukça gizemli ve bu maddeye karşı hangi deneyleri yapmamız gerektiği, nelere reaksiyon verip veremeyeceğini hatta reaksiyon verirse bizim algılayıp algılayamacağımızı tam anlamıyla bilmiyoruz. Tabii ki mecburi olarak yine bildiklerimizden yola çıkarak ‘’doğayı anlamaya çalışıyoruz’’.

Örneğin ‘’Belki de karanlık madde sadece görünmeyen, şeffaf, normal bir maddedir’’ diye düşünmüş bilim insanları ama bugün maddelerin ‘’baryon’’ adı verilen parçacıklardan oluştuğunu biliyoruz ve eğer karanlık madde baryonlardan oluşmuş olsaydı yansıtılan ışıklar kullanılarak tespit edilmesi gerekirdi.

Peki kara madde dediğimiz şey aslında sadece devasa nötrino adalarından oluşuyor olamaz mıydı?

Sonuçta nötrinolar da karşılaştıkları her maddenin içinden-hatta sizin bile ama bedeninizden geçerken bir atomla etkileşimi ancak 75 yılda bir olabilir- geçiyorlardı. Ama nötrinolar karanlık maddenin aksine Wolfgang Pauli’nin (1900-1958) 1931 yılında öngördüğü üzere varlığı laboratuvar ortamında kanıtlanabilen parçacıklardı. Anti-madde zaten olamazdı çünkü ne etrafındaki maddeyi yok ediyor ne de gama ışınları üretiyordu.

Ya karadelikler? Karadelikler de görünmüyordu üstelik onların da ışığı bile bırakmayan bir kütleçekimleri vardı.

Ama bildiğimiz maddenin %83’ü karanlık madde olduğuna göre evrenin hemen her yerinin karadelik olması gerekirdi halbuki bugün galaksiler ışıl ışıl parlıyor üstelik karanlık madde hem uzak yıldızların daha hızlı dönmesini sağlayacak kudrette bir kütleçekimi yaratacak hem de-karadelik olduğu savını düşünürsek- onları yutmayacaktı. Bu hiç mantıklı değildi.

Karanlık maddenin etkilerini yerçekim teorilerini kökten değiştirerek çözülebileceğini iddia eden fizikçiler var. Onlara göre, yerçekiminin birden fazla biçimi var ve galaksileri yöneten büyük ölçekli yerçekimi alışık olduğumuz yerçekiminden farklı olabilir. Fizikçilerin karanlık maddenin bu kadar üstüne düşmesinin asıl sebeplerinden biri ise şüphesiz Higgs Bozonu ile bir alakası olabileceği iddiası. Bilim insanları son 20 yılda karanlık maddenin ne olduğu hakkında birçok teori geliştirdiler ve birçok dedektör ürettiler ama şimdilik kayda değer bir bilgi yok. Bulanın ise Nobel Ödülünü alacağı neredeyse kesin.

3)Karanlık Maddenin Tarihi

1922 yılında ‘’Karanlık Madde’’ terimini ilk kullanan Jacobus Kapteyn ile İngiliz fizikçi James Jeans yerçekimindeki tutarsızlıklardan dolayı görünmez bir maddenin olması gerektiğiyle ilgili benzer analizler yaptılar. Kapteyn güneşin yakınındaki dinamik madde yoğunluğunu 0.099 M⊙/pc3, Jeans ise aynı birimlerle 0.143 buldu. 1932 yılında tartışmalara Hollandalı fizikçi Jan Oort iddialı delillerle dahil oldu. Dinamik datasından elde ettiği verilerle güneş çevresindeki madde yoğunluğunu 0.092 M⊙/pc3 olarak hesapladı ve normal madde yoğunluğu ile toplam madde yoğunluğu  arasında çok az bir fark olduğunu dolayısıyla evrende karanlık maddenin çok az bulunması gerektiğini öne sürdü. Bir diğer tutarsızlık Fritz Zwicky tarafından 1933 yılında bulundu. Zwicky, yaklaşık bir trilyon yıldız içeren tüm küme galaksilerinin toplam ışık çıkışını ölçtü. Koma Kümesinin kütlesine yakındaki Kaptenin yıldız sistemi için benzer bir oranla toplam ışık çıktısının oranını karşılaştırdığında, kümes için birim kütle başına ışık çıktısının tek bir Kapteyn yıldızından elde edilen ışık çıktısının Kosta Kümesinin yıldızların ışığında hesaba katılmayan büyük miktarda madde içermesi gerektiğini düşünüyordu. Ona “karanlık madde” dedi. Zwicky, bahsi geçen’’karanlık madde’’ nin kütlesinin bildiğimiz maddeden 10 kat belki de daha fazla olması gerektiğini söyledi. 1939 da ise o sıralar doktora teziyle ilgilenen Horace W. Babcock aslında yaptığı çalışmalarla karanlık maddenin ilk göstergelerinden birini buldu. Andromeda’nın rotasyon eğrisi ölçümleri yaptı ve kütle-parlaklık oranının radyal olarak arttığını belirtti fakat kendisi bunu atmosfere atfetti. Yine 1970’lerde Vera Rubin ve Kent Ford Carnegie Image Tube’u (yeni bir elektronik optik dedektör sistemi) kullanarak kara madde tarihindeki en önemli buluşlardan birine imza attılar. Rubin ve Ford spiral galaksilerdeki yörünge hızlarının Doppler gözlemlerine başladığında, hemen beklenmedik bir şey keşfettiler. Galaksi merkezine uzaktaki yıldızlar, en az yakınlardaki yıldızlar kadar hızlı hareket ediyorlardı. Bu oldukça garipti, çünkü galaksinin görünür kütlesi, bu kadar hızlı hareket eden yıldızları yörüngede tutacak kadar yerçekimine sahip değildi. Görünen yıldızların nispeten az olduğu galaksilerin dış bölgelerinde muazzam miktarda görünmeyen madde olması gerektiği öngörüldü. Rubin ve Ford, altmış adet sarmal gökadanın üzerinde çalışmaya devam etti ve her seferinde aynı şeyi buldu. “Spiral galakside gördüğünüz şey,” dedi Rubin, “elde ettikleri şey değil”.

Karanlık madde üzerine araştırmalar ve çalışmalar tüm hızıyla devam ediyor ve her geçen gün bilgi birikimimiz artıyor. Karanlık madde hakkında edindiğimiz ve edinecek olduğumuz bilgiler evreni anlamamızda kilit rol oynayacak gibi gözüküyor zamanla…    

Konuk Yazar: Onurcan BAL  

Kaynaklar

1-NASA-What is dark matter?

(https://www.nasa.gov/audience/forstudents/9-12/features/what-is-dark-matter.html)

2-Görsel Kaynak

What Is Dark Matter?

3- http://science.nationalgeographic.com/science/space/dark-matter/

4-Jann Einasto-Dark Matter(Article)

https://arxiv.org/pdf/0901.0632.pdf

5- http://www.amnh.org/explore/resource-collections/cosmic-horizons/profile-vera-rubin-and-dark-matter/

6-David Biello-What are dark matter and dark energy, and how are they affecting the universe?

https://www.scientificamerican.com/article/what-are-dark-matter-and/

7- https://www.learner.org/courses/physics/unit/text.html?unit=10&secNum=2

Matematiksel

Yazıyı Hazırlayan: Matematiksel

Bu yazı gönüllü yazarlarımız tarafından hazırlanmış veya sitemiz editörleri tarafından belirtilen kaynaktan aslına uygun kalınarak eklenmiştir.

Bunlara da Göz Atın

Dijital Dönüşüm Çağı ve Kabuk Değiştiren Yaşam Biçimlerimiz

Farkında olsak da olmasak da, dijital çağda yaşama ve iş yapma biçimlerimiz kabuk değiştiriyor. İnsanlık …

Bir Yorum

  1. nasfet iristay

    karanlık madde için niye diğer galaksilerde ölçüm yapılır anlamış değilim.bizim galaksimizde onlardan biri değilmi.bizim galaksimizdede yıldızlar yokmu.şayet karanlık madde varsa bizim galaksimizdede olmalı değilmi.
    ehval böyle iken buna göre,daha yakını daha iyi tespit etmemiz doğru olmazmı.karanlık maddeyi tespit edince yeni bir şey bulmuş olmıyacaksınız var olanı meydana çıkarmış olacaksınız.bir şey olduğu muhakkak .bulduğunuz size evreni daha iyi anlamanızı temin etmeyecektir.sadece evrende olası gelen anlamadığınız bazı hadiseleri aydınlatacaktır.çünki evreni anlamamız için bize verilen zaman azdır.ve milyarlarca galaksinin bulunduğu bu sonsuz bucaksız evren,her oluşumu kendine göre tahakkuk ettirmektedir.yani burada kara madde orada beyaz madde olabilir bunları milyarlarla çarpın.pi nin dibini nasıl bulamayacaksınızsa bunu hele hele hiçmi hiç bulamayacaksınız.ve bu bilinmiyenlerden bir parça olduğunuzu unutmayın.
    BİLİMDE BİR ŞEYE YAKLAŞMAK ONA NE KADAR UZAK OLDUĞUNUZU GÖSTERİR.
    nasfet iristay

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir